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平煤股份八矿地热水综合利用研究与应用

更新时间:2016-07-05

1 概 述

平煤股份八矿部分采掘工作面水压在4 MPa以上、放水孔温度高达52℃、环境温度超过33℃,属高水压和地温异常高的地区。随着开采深度的增加,高水压和高温度的威胁将越来越大。较高的采掘工作面水压严重威胁着矿井的安全生产,异常高的环境温度既影响工人的身心健康和劳动效率,也增加煤炭开采的成本。

另外,地热作为一种宝贵、洁净和‘可再生’的资源,目前广泛应用于取暖、矿泉水生产、发电、养殖、种植、浴疗、印染等行业,其综合开发利用符合“节约能源、降低消耗、控制污染、减少排放”的政策纲领,对于促进矿井持续、和谐、健康发展具有重要意义。

1 矿井概况

1.1 生产概况

平煤股份八矿始建于1966年,1984年全面建成投产,原设计生产能力3.0 Mt/a,2011年核定生产能力3.6 Mt/a。2014年进行二水平初步设计修改,设计生产能力4.0 Mt/a,可采资源量为101.57 Mt,储量备用系数取1.3,服务年限20 a。

然而,承认这一时期马克思在政治经济学研究上的局限,并不意味着否认历史唯物主义的方法论意义。虽然,在《关于费尔巴哈的提纲》和《德意志意识形态》等著作手稿中,马克思对历史唯物主义的阐发在直接的意义上服务于对青年黑格尔派的思想清算,但在此基础上马克思也已经充分意识到了资产阶级政治经济学的非历史特征,并且强调从生产的社会关系出发,批判政治经济学范畴的抽象(形而上学)本质以及黑格尔辩证法的唯心主义特征。

矿井为立井多水平开拓方式,一水平标高-430 m,二水平标高-693 m。

目前矿井生产区域由一水平正逐步向二水平过渡。二水平各煤组开采标高为:丁组-470~-550 m,戊组-500~-720 m,己组-600~-910 m。

1.2 地温梯度和地温

(1) 地温梯度。矿区恒温带深度为25 m,温度17.2℃。根据恒温带深度、实测数据,推算矿区平均地温梯度3.9℃/100m。

由于完全抗剪连接的FCB梁结合面滑移很小,测试精度较差,故本试验仅对部分连接结合梁(PCB梁)进行了钢梁与混凝土板之间结合面的相对滑移测试,图8给出了不同质量试验车辆以2 m/s通过PCB梁时支座位置结合面的滑移时程曲线。

2.6.1 输水设备选型

2 井下热水综合利用方案

2.1 方案概述

首先,根据生产区域及地温情况,通过物探选择热水利用工程实施区域;其次,根据物探结果,结合围岩渗透系数、水头标高等因素布置地热井,将地热水导出;最后选择合适位置建立热水仓、泵房及输水井,将地热水排至地面,地面建立储水池及排水管路,供地面洗浴、餐饮、冬季采暖等用水。

2.2 热水利用工程实施区域的选择

根据生产区域及地温情况,选择在-693 m西大巷进行热水利用工程,为探明己组西大巷煤层底板80~150 m范围内寒武灰岩的赋水性情况,划分贫、富水区域,采用瞬变电磁法[1]和直流充电法[2]两种探测技术,自西7点开始由东往西探测,探测长度2320 m,瞬变电磁测探点距10 m,共完成物理点数为295个;直流充电法测探点距60~140 m,共完成37站260个物理点。

(2) 场地内没有高压线等有碍安全的建筑物或构筑物;

在之前的文章里曾经说起过民国武术界有名的“拳三李”和“兵三李”,并且介绍过其中的李书文和李景林,李存义虽然没有详细介绍,但是在介绍其他武术名家时也偶有客串。唯独李瑞东,除了他的名字以外,相关事迹一件都没有提过,所以我们今天就来聊聊李瑞东。

2.3 地热井布置

(1) 地热井位置及个数[3]。根据探测情况,在-693 m西大巷2900 m范围内布置4眼地热井,其位置为西7点往西160,560,1320,2010 m处。具体位置如图1所示。

(2) 地热井结构[4]。井深280 m,开口直径216 mm,揭穿太原组薄层灰岩、砂岩、砂质泥岩和煤层互层(平均83 m),并进入寒武系灰岩5 m(井深88 m处)后变径为152 mm,沿寒武系灰岩钻进112 m(井深200 m处)后变径为110 mm,沿寒武系灰岩继续钻进约80 m(井深280 m处),待见寒武系中统徐庄组中部的灰和深灰色层状泥质条带白云质灰岩以及鲕状白云质灰岩与黄绿色砂质泥岩互层终止钻进。为防止因煤层开采导致岩层变形而破坏地热井,地热井在太原组岩层下套管,套管直径为177.8 mm,地热井结构如图2所示。

图1 地热井平面位置

图2 地热井结构

2.4 输水井

2.4.1 输水井位置的选择

输水井的位置选择考虑的主要因素为:

(1) 地面场地尽量开阔平整,有利于管路布置及施工;

探测结果:富水区域位于西7点往西140~210 m、330~385 m、505~588 m、690~760 m、815~865 m、1300~1400 m和1998~2060 m段;其它区域赋水性相对较弱。

(3) 落底以后便于与泵房的连接,且不应施工影响西大巷的安全与稳定;

DKA是临床以高血糖、酮体升高和代谢性酸中毒为主要表现的高血糖急症。是内科常见的危重性疾病,1型糖尿病患者可以酮症酸中毒为首发症状,2型糖尿病患者大多在感染、中断药物治疗、饮食不合理、手术、外伤等诱因下发病,如不能及时诊断及正确处置,病死率仍较高。

(4) 应尽量避开受采动影响的区域。

根据上述主要因素,经实地调研,输水井选在八矿绿化队院内,坐标为X=37075,Y=46110,Z=+137。如图3所示。

2.4.2 输水井结构

以前的政策规定,小规模纳税人有需要使用到增值税专用发票的情况,可以先行预缴然后由相关部门代开。这样使得小规模纳税人为拿票耗费大量的时间和精力。所以若小规模纳税人可以自行开具增值税专用发票或者向国税机关申请代开,则可以进一步提高服务水平并且保障纳税人充分享受改革带来的红利。中央财经大学教授樊勇也曾表示,如果能开放小规模纳税人自行开具增值税专用发票将有利于纳税人的自身权益,减轻税务机关的开票负担。

输水井深度840 m,井壁结构采用双层管结构,外层为护壁管,内层为输水管,管外全井段水泥封固。其主要特征见表1。

图3 输水方案

表1 输水井结构主要特征

名称深度/m直径/mm材质输水井0~60(表土段)Φ80060~840(基岩段)Φ600护壁管0~60(表土段)Φ700×10双螺旋钢管60~840(基岩段)Φ426×14双螺旋钢管输水管0~840Φ325×16无缝钢管

2.5 水仓水泵房及变电所[5]

2.5.1 水仓及水泵房位置的选择

2.6.2 供配电

2.5.2 水仓及水泵房布置

我睁开一只眼,另一只眼好像黏住了,睁不开。威尔和艾尔坐在我右边;克里斯蒂娜坐在左边,她下巴上敷着冰袋。

(1) 水仓容积及布置形式。该水仓主要储存热水,考虑水仓保温、水仓清理及地面供水范围及水量,为节约工程量,布置一条水仓,容积按600 m3。如图3所示。

(2) 断面及支护方式。水仓采用半圆拱断面,净宽×净高=3.0 m×2.5 m,长度92 m,采用锚网喷+砌碹支护方式;泵房采用半圆拱断面,净宽×净高=5.4 m×5.7 m,长度21 m,采用锚网索喷支护方式;变电所采用半圆拱断面,净宽×净高=5.4 m×4.2 m,长度18 m,采用锚网索喷支护方式。

2.6 输水设备选型及供配电

(2) 地温。根据总体生产布局及接替,八矿将逐步进入二水平,二水平开采标高-470~-910 m,埋深550~1000 m,根据地温梯度推算地温38℃~55℃,属二级热害区。

(1) 由于己组底板灰岩水压力高、水量大,矿井采掘活动受到威胁,通过该项目的实施,地热水既得到综合利用,又起到疏水降压的作用,一举多得。

根据经验资料,考虑钻孔影响半径约20 m,泵房距离钻孔中心20 m,结合地热井布置位置,考虑到管路布置及其消耗量,将水泵房及水仓布置在输水井西侧。具体位置如图3所示。

电源:在水泵房附近新建一个泵房变电所,电源引自八矿二水平中央变电所。

电压等级:高压采用6 kV、低压采用1140/660 V、照明及手持式用电设备采用127 V供电。

值得注意的是,在SD流图模型的辅助变量类中存有诸多无法确定同其他辅助变量间线性函数关系的复杂辅助变量,需要对其设置表函数型变量方程式,而对于表函数中与输入年序变化的对应输出变量值的获取,本研究拟采用灰色预测GM(1,1)模型法取代系统自带的线性内插法,即以GM(1,1)求取的相关变量的数列预测值替换原始数据值,利于在最大程度上缩减预测误差范围,提升系统仿真模拟的精确度。GM(1,1)模型具体如下[11]:

为实现井下热水利用系统排水自动化,设置排水泵站综合自动化控制系统。在排水泵的出口管路安装有电动闸阀,总出水管路上安装压力与流量传感器。水仓设液位计连续测量水仓水位,作为自动调节的参考反馈量。

排水泵站综合自动化控制系统采用防爆PLC控制,能根据井下水仓水位自动起停水泵,工作泵故障时,备用水泵自动投入。同时,该系统能通过通讯接口与八矿现矿井综合自动化系统相连,以实现水泵运行参数上传和远程控制。

3 效益分析

3.1 投资概算

工程总投资1943.12万元。其中:矿建工程360.34万元;土建工程62.14万元;设备及工器具购置289.31万元;安装工程157.49万元;其他费用66.28万元;预备费37.42万元;输水井钻井工程造价970.14万元。

3.2 效益分析

(1) 经济效益。实验表明,该区域单孔地热井可采地热水量为30.60 m3/h,本次共布置4眼280 m深度的地热井,合计可采地热水量2937.6 m3/d,预测地热水温度为38℃~55℃,每年可节约资金或增加收入1009.31万元,在地热井服务20年内可节约资金或增加收入20186.13万元。

综合以上分析,该模型通过验证,可以根据广东省碳交易和地区生产总值来解释广东省碳排放,也验证了之前的模型假设:碳排放数量与碳交易年度总成交金额成反比,与地区生产总值成正比。

(2) 社会效益。地热水利用后,使矿区摆脱了燃煤锅炉供暖,保护了矿区环境,每年可减少因燃煤而排放的粉尘约115.38 t、SO2约999.96 t、CO约435.88 t、NO2约76.92 t、煤灰渣约6153.6 t。

4 结 论

选用MD420-93×10型煤矿用耐磨多级离心泵2台,额定流量420 m3/h,吸程5.5 m,额定扬程930 m。

名人名句及故事更容易吸引并激发学生的求知欲,点燃学生思维的火花,使学生既学习了化学知识,又扩展了学科视角。如借助《石灰吟》“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。粉骨碎身浑不怕,只留清白在人间”设置问题情境:诗中描述的是什么化学物质?其中发生了哪些化学反应?表达了诗人的什么情怀?

(2) 该项目能实现全自动远程控制,维护、维修工作量很小,可降低工人劳动强度,减少人力资源投入。

(3) 通过工程实验表明,利用地热水每年可节约资金或增加收入1009.31万元,减少因燃煤而排放的粉尘约115.38 t,SO2约999.96 t,CO约435.88 t,NO2约76.92 t,煤灰渣约6153.6 t,取得了良好的经济和社会效益。

参考文献

加强对于基层警务工作的职能控制不仅要基层警务工作者了解职能范围,同时也要提供相关的制度保障。基层警务机关作为政府机关,各项职能都要根据有关法律法规运行。不仅要从法律和技术上明确相关职能的范围,更要保障基层警务工作者在履行相关职能的过程得到法律的认可和保护。基层警务工作的相关制度随着社会发展而不断改变,使得基层警务工作者可以更好履行自己的相关职能,并且可以避免脱离群众。因此,只有完善相关的法律法规和政策,才能保证基层警务工作者职能的顺利进行。

[1]DZ/T 0187-1997.地面瞬变电磁法技术规程[S].

[2]地质矿产部.DZ/T 0186-1997.直流充电法技术规程[S].

[3]DZ/T 0260-2014.地热钻探技术规程[S].

其中,Sa(x)=sin(x)/x,Ncs、Ncw分别为大信号和机密信号的扩频码码长.由于傅里叶变换具有线性性,接收信号的二次功率谱可表示为

[4]张建中.地热井成井井身结构优化设计分析[C]. 中国科技纵横[A].北京:中国科技纵横出版社,2014.

[5]张荣立,何国纬,李 铎,等.采矿工程设计手册(中、下册)[M].北京:煤炭工业出版社,2003.

当然,也有的过腔甚至是四节型的。如《牡丹亭·闹殇》【集贤宾客】上声字“眉”的唱调①周雪华译谱《牡丹亭》,上海:上海教育出版社,2008年,第106页。。该单字唱调的过腔是。其中的为第一节级音性过腔,为第二节级音性过腔,为第三节级音性过腔,为第四节级音性过腔。这个过腔即为“级音+级音+级音+级音”类型,是同一音乐材料组合而成的多节型过腔。

王中伟,汪国华,李白鹤,李金龙
《采矿技术》 2018年第1期
《采矿技术》2018年第1期文献

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