深部矿井地温梯度规律分析

为掌握深部矿井地温分布规律,对某深部矿井-505~-1 030 m水平的原岩温度测定;利用稳态双平板法对围岩的热物性参数测定,确定测点处围岩散热圈的厚度;现场实测结果表明浅部地温梯度为1.557 5℃/hm,深部3202工作面2.114 3℃/hm,地温梯度随采深增加成规律性变化;SPSS软件相关性分析结果表明地温梯度与原岩温度、标高相关性较好,回归预测分析表明,随着埋深的增加原岩温度在-1 600 m水平时可达39.455℃,地温梯度3.453 3℃/hm;届时该矿地温热害问题将愈发凸出。     

淮南矿区地热地质特征与地热资源评价

为了探索淮南矿区地热地质特征和矿井深部热害防治对策,系统收集和分析了淮南矿区钻孔井温测井资料,基于近似稳态测温数据,拟合了测温孔孔底温度校正曲线,对简易井温测井钻孔孔底温度进行了校正;采用浅钻孔测温法,对井下巷道围岩温度进行了测定;计算了各井田的地温梯度,并结合110块煤系地层煤岩样品的热导率测试结果,计算得出淮南矿区的大地热流值,编制了淮南矿区现今地温场、地温梯度和大地热流分布图,在此基础上,系统论述了该区现今地温场、地温梯度和大地热流的展布趋势以及煤系岩石的热物理性质,探讨了地温场分布的构造控制作用,并对矿区地热资源进行了评价。研究结果表明:①淮南矿区测温井底温度恢复与静井时间符合指数函数关系,并据此建立了简易井温测井钻孔孔底温度变化的校正公式;②淮南矿区地热参数表现为地温梯度为1.00～4.00℃/hm,平均值为2.8℃/hm;大地热流值变化在31.87～92.68 mW/m~2,平均值为65.50 mW/m~2;-500 m水平平均地温为29.96℃,-1 000 m水平为41.84℃,-2 000 m水平为69.62℃;岩石热导率在0.37～5.22 W/(m·K),平均值为2.93 W/(m·K);③平面上地温梯度、地温场、大地热流总体呈现为西低东高、南低北高的分布趋势;④矿区现今地温场和大地热流分布主要受控于地质构造,表现为褶皱型、逆掩断层阻热型和导水断层传热型3种构造控温模式;⑤基于地热资源评估,该区热储层地热资源量为2.32×10~(16) kJ,可采热能储量为2.64×10~(15) kJ,矿井水和矿井回风余热资源量为0.97×10~(13)～1.26×10~(13) kJ/a,是一个可再生的低温热源,潜在效益显著。研究成果为淮南矿区深部煤炭开发热害防治和地热资源综合开发利用提供了地质依据。加强煤矿区深部地热资源和矿井余热资源的评价、利用研究,应是煤矿区可持续发展的方向之一。     

新城金矿深部热环境分析及围岩温度测试

随着开采深度的增加,新城金矿已经进入深部开采阶段,逐步面临高温热害问题。鉴于此,开展地下深部热环境分析,分析矿区主要热源及其形成机理,应用工程热力学手段量测不同开采深度下巷道风流温度、湿度以及风速等环境因素。采用深孔测量法测定不同深度的围岩温度,研究地温梯度变化规律。测试结果表明,巷道风温、水温均随着开采深度的增加而增大,主要生产中段相对湿度在80% RH以上,矿区恒温带温度为23 ℃,正常地温梯度为0.018 ℃/m,调热圈半径为17~18 m。该结果为有效控制井下作业场所的热环境状况以及热害防治研究提供了基础数据。     

高海拔超深井原岩温度变化分析

为了研究云南某地下矿山的原岩温度变化,运用浅孔测温法测定该矿深部主要开采水平的原岩温度。结果表明:由于该矿的地理位置及裂隙水的影响,1 274m及上部水平原岩处于吸热状态,且原岩温度和对流换热系数随采深的增加呈不断升高的趋势。1 274m水平原岩温度与巷道气温相差不大,吸热量较小,924m水平受采动影响较小,因此更接近原始围岩结构,属于放热源。在后续深部开采过程中应注意进一步控制热害。     

沁水盆地煤储层地温场条件及其低地温异常区形成机理

煤储层地温场条件是影响煤层气赋存与产出的关键因素，从目前沁水盆地煤层气井生产情况来看，煤储层地温低异常区煤层气开发井的产气效果普遍较差，因此，开展煤储层地温场条件研究，揭示低地温异常区形成机理，对于低地温区煤层气开发显得尤为重要。采用沁水盆地煤层气井地温实测数据，系统分析了沁水盆地3号煤层和15号煤层地温及其梯度和大地热流分布特征，揭示了煤储层地温分布规律，提出了煤储层地温梯度等级划分标准，圈定了沁水盆地石炭-二叠系煤储层地温梯度小于1.6℃/hm的地温低异常区，揭示了研究区煤储层地温低异常区分布及其受控机制。研究结果表明，沁水盆地恒温带温度整体呈现由西北向东南逐渐增高的趋势，恒温带深度由北向南逐渐变浅，恒温带温度为13.2～15.2℃,恒温带深度为27.4～33.1 m。沁水盆地煤储层地温及其地温梯度均随深度的增加而增高。3号煤储层温度为14.6～100.9℃,平均为30.58℃,地温梯度为0.008～3.770℃/hm,平均为1.62℃/hm; 15号煤储层温度为15.3～111.8℃,平均值为33.28℃,地温梯度为0.046～5.350℃/hm,平均为1.87℃/hm;大地热流...     

地温测量方法研究与应用 ——以淮南矿区为例

地球的热场也称地球的温度场、地温场或地热场,它与地球的电场、重力场、磁场一样,是地球的物理场之一。了解地球浅层(浅层地壳)地温,有助于研究一些与能源息息相关的问题,如预测油气田、确定煤层厚度和位置、预防煤矿瓦斯爆炸等;了解地球深部(地幔、地核)温度,则有助于研究地球内部物质和能量的交换以及深部动力学问题。因此,有必要探讨测量地温的一些方法,并在实际数据中进行对比。通过总结直接测温和间接测温的方法和原理,利用收集的顾桥井田地温数据,得出直接测温的近似真实地温曲线,与间接测温的方法相结合,对地温测量方法进行优缺点分析。研究结果表明:该区地温梯度为3.2℃/hm,1 000 m深度井底温度可达48℃,属地温异常区;对于地球浅部地温使用直接测温法较为精确,对于地球深部地温则需要使用间接测温法,虽然只能粗略的推算出地球深部的温度,但是其误差可忽略不计。     

吸附极大值与排采工艺的相互关系初探

用温度-压力-吸附方程直接回归河东煤田贫煤15#煤样非常规变温变压实测吸附数据。按恒温层温度为15℃、地温梯度为3℃/hm、和压力梯度为1MPa/hm,8个变温变压实测吸附量(相当于埋深-100m～-1100m)与计算值之间的平均相对误差仅为1.63%。通过计算河东煤田贫煤15#煤样从埋深-100m～-2000m的理论吸附量证实煤储层的煤层气吸附极大值是客观存在的。计算得到河东煤田贫煤15#煤样的临界深度H_c大约在-1000m～-1100米之间。其临界压力P_c在10MPa～11MPa之间。其临界吸附量V_c大约是28.63cm3/g。煤层气吸附极大值受埋深、恒温层温度、压力梯度、地温梯度的影响。     

鄂东地区干热岩分析

通过系统分析研究得出在鄂东地区地热资源热源主要来自于岩浆余热、放射性物质蜕变和地热增温,在出露的温泉附近,普遍侵入岩体的分布,特别是在英山罗田一带,温泉集中出露,根据调查,最大地热地温梯度达13.6℃/100 m,该地段地温场高和地温梯度异常明显,地温梯度是正常地壳2倍,属地热异常区,深部存在热源,可以认为鄂东地区是在挽近期仍有侵入活动的地带,可能有浅埋的干热岩体。     

华南下扬子区现今地温场特征

在前人研究成果的基础上,整合了新近获取的地温数据,基于下扬子区66口钻井的试油温度数据及岩石热物性参数资料,分析了该区现今地温梯度、大地热流及1 000 ～5 000 m埋深处的地层温度的分布特征.研究表明:该区大部分的现今地温梯度为18 ～ 25℃/km,其中,苏北盆地地温梯度较高(平均为30℃/km);全区现今大地热流为48～80 mW/m2,平均为60 mW/m2,与全球大陆区平均热流相当.深部地层温度估算指出,该区北部4 000 m埋深处的温度已达150℃,区内主要古生界海相烃源岩层系目前为高-过成熟的生气阶段,具有适宜页岩气保存的温度条件.     

张庄铁矿地温监测技术及地温分布规律研究

地温场是矿井热环境的主要影响因素。采用热电偶地温监测技术,从垂直和水平两个方向进行地温监测,得到该矿垂直平均地温梯度为2.8℃/100 m,-480 m水平以上地温梯度为0.98℃/100 m,-480 m水平以下,地温梯度为5.08℃/100 m;水平地温梯度由南向北分为3个区域,分别为1.5,0.1和1.8℃/100 m,温度由南向北逐渐增高;调热圈厚度为20 m。利用VENTSIM软件建立了地温分布模型,得出该矿地温分布规律,为通风解算奠定了基础。     

自然崩落法矿山深部地应力场分布规律的测试研究

采用LUT 地应力测试系统对中条山集团铜矿峪铜矿深部矿区进行了地应力测量, 发现该矿区地应力的主应力随埋深增加呈近线性增加, 埋深最大的340 m中段测点处最大主应力值达到了37.83 MPa; 最大主应力的方位在浅部和深部表现出较好的一致性, 均为北东东向。深部矿区的原岩应力以水平构造应力为主, 上部岩层垮塌使下部邻近区域的最大主应力的倾角明显增大, 其影响程度随深度增加而减弱。该研究成果将对自然崩落法矿山的采矿工艺设计和安全生产具有指导作用。     

深部开采过程中隔离矿柱承载机理及厚度优化

深部开采是未来矿产资源开采的必然趋势。深部开采过程中高地应力极易诱发岩爆、大变形、大体 积塌方等工程灾害。浅部开采形成了大量采空区、甚至地表塌陷等严重影响着深部资源安全开采。以某铅锌矿浅 部开采存在大量采空区、地表已经出现塌陷以及深部存在大量矿体为背景,提出在采空区下方预留原岩隔离矿柱 来隔离浅部与深部开采,保证深部采矿方法转换,实现深部资源安全开采。借助理论分析、数值模拟,开展原岩矿 柱厚度计算,结果表明 25 m 厚的原岩隔离矿柱满足安全需求。通过相似材料物理仿真实验和利用梯度加载的方 式,实现原岩隔离矿柱作用机制分析,揭示了原岩隔离矿柱承载作用。研究成果可以为类似矿山深部矿体安全高 效开采提供有益的借鉴。     

开封凹陷区深层地热资源地质条件分析

地热资源开发利用可以调整能源结构,减少对常规能源的消耗。分析了开封凹陷区深层地热资源地质条件,对热储层埋藏条件及划分进行了研究,得出主要有新生界新近系松散岩类孔隙热储层和古近系热储层,新近系热储厚度大,自上而下分为明化镇组和馆陶组2个热储层。分析了研究区地球物理特征,得出研究区地热异常区域主要分布在开封市至陈留镇一带,地热异常高区域在研究区西北部;研究了地温场特征,得出区内恒温带深度为23 m,恒温带温度为160 ℃。开封市区的地温梯度范围为32～39 ℃/hm,平均35 ℃/hm,大于35 ℃/hm的范围为条带状,呈近南北向展布;东西向地温梯度偏低,在33～35 ℃/hm,平均34 ℃/hm,大于35 ℃/hm的范围较小。地热资源的开发利用保障了能源安全、促进节能减排目标的实现,改善生态环境质量,发展产业经济。     

毛坪铅锌矿采场热环境影响因素研究

矿井热害是矿井深部开采面临的重要问题。以毛坪铅锌矿为工程案例,采用现场测试与数值模拟相结合的方法,研究了不同热源对深部矿井采场热环境的影响。基于现场实测的采场地温梯度与热环境参数,构建了毛坪铅锌矿采场物理模型,采用COMSOL软件分析了较低地温条件下风流温度、人体热源、机电设备以及充填体四种热源对采场及围岩温度的影响,并通过现场温度测量数据对数值计算结果进行验证。结果表明：毛坪铅锌矿目前开采水平地温为21.60℃,地温梯度为1.66℃/hm;灰砂比是影响充填体放热的重要因素,充填体产生的热量不仅会借助风流直接传至采场,还能通过围岩传导至巷道壁面,造成采场温度升高;地温对采场温度影响较大,采场温度随着地温的增大呈线性增加;毛坪铅锌矿中各个热源对采场环境的影响程度不同,其中风流能显著提高采场温度,充填体和机电设备次之,人体热源对采场温度的影响最小。     

新义二井深部地温场特征及控制因素分析

以新义二井深部煤详查区的钻孔测温数据为基础,对勘查区的地温场特征及其控制因素进行系统分析。结果表明,详查区地温梯度为2.37～3.24 ℃/hm,整体属地温梯度正常区,局部存在高温异常区。在纵向上,煤层温度随埋藏深度的增加而增大,两者存在明显的线性相关性,表明详查区地层增温类型主要为传导型;而地温梯度与钻孔深度之间的关系则较为离散,两者无明显相关性。研究表明,地质构造、松散覆盖层厚度及地下水活动是详查区地温场的主要控制因素。     

三都矿区地温分布规律

通过现场实测地温数据,分析了三都矿区地温场、地温梯度分布特征以及影响矿区地温分布的因素.研究发现:地温随煤层的埋深增加而增加,三都矿区的地温梯度值在正常范围内,井田-420~-650 m水平为一级热害区,二级热害区分布在-650 m水平以下,地质构造是影响地温分布的主因.低于原始岩温的地下水,渗流速度对岩壁的温度场的影响是随着渗流速度的增加,壁面温度降低,但当渗流速度大于约0.7×10~(-5)m/s时壁面温度保持恒定.研究为三都矿区的深部开采过程中,对地温的预测以及热害防治工作提供了参考.     

淮南煤田地热地质特征分析-以顾北煤矿为例

本文以顾北煤矿为研究对象,研究了该区域的地热地质特征,盖层为新生界松散层,热储层为第三纪砂层、太原组灰岩和奥陶系灰岩;采用ANSYS软件对顾北煤矿的地温场特征和大地热流传导进行了二维数值模拟,并绘制了矿井地温等值线图。结果表明:大地热流在矿井中部重新再分配,数值模拟的平均地温梯度3.00℃/hm与系统测温平均地温梯度3.02℃/hm基本吻合,地温梯度整体表现为南北高中间低,地温呈马鞍形分布。此外还分析了岩性变化对现今地温场分布的影响。     

贵州毕节中东部地温场分布特征研究

以贵州毕节中东部地温场分布特征为研究对象,根据地热井的地球物理测井资料,结合垂向地质结构分析,研究区地温场垂向上地温梯度值与井深呈正相关关系,且在同一储集单元内保温盖层的地温梯度值比热储层大。地温场平面分布特征总体上实际地温梯度值较原值低,其中大方—黔西—金沙一线地温梯度值实为3.0℃/100m,较原值低0.5℃;纳雍—织金一线从原来的3.0℃/100m降低至2.0℃/100m,较原值低1℃;研究区内分布的平寨穹窿、锅厂穹窿及安底穹窿的地温梯度值分别调整为3.0℃/100m、3.5℃/100m、3.5℃/100m。     

基于VUMA的某矿井下热环境模拟研究

随着矿山开采深度的不断增加,井下环境存在的高温高湿问题日益凸显,严重威胁工人职业健康和生产安全。为了探究井下热环境的分布及其影响因素,采取针对性的降温措施,基于VUMA-3D对某矿井进行了井下热环境模拟,研究了地温梯度、围岩传热系数、设备功率、入风风速和入风风温等不同因素对井下热环境的影响规律。研究结果表明：地温梯度每增加0.001℃/m,巷道内温度增大0.75℃左右;入风风速每增大0.2 m/s,巷道温度降低0.8℃,巷道内风速达到2.4 m/s后,巷道温度降低幅度变为0.34℃;入风温度以0.62℃的梯度递减,回风温度以平均0.4℃递减;增大风速和降低风温相结合的降温效果更好,但是降温效果对风流不畅的巷道有限,采用局部通风方法后,巷道温度从28.3℃降低到27.5℃以下,高温热害得到改善。     

周口凹陷地温场特征及影响因素分析

周口凹陷区有着丰富的地下热水资源。根据69个地热钻孔资料和实测热导率资料分析了周口凹陷地温场特征及其影响因素, 地温梯度变化在 2.77～3.94℃ /100m 之间, 平均地温梯度为3.36℃/100m,大地热流密度在 43.6811～64.5884mW/m_²之间, 平均大地热流密度为55.7240mW / m_²。周口凹陷是一个中温型地温场,地温梯度和大地热流密度具凸起区较高、凹陷较低的特点,大地热流值与地温梯度分布规律相一致;而不同层位的地温分布规律则相反,即凹陷内温度高,凸起和隆起上的温度低。基底构造形态、沉积盖层厚度、深大断裂、地下水等因素决定了该凹陷总体地温特征。