采场耦合地热系统热-水-力-化学响应规律研究
魏曦1
朱朦2
张玉中3
阮竹恩4
王勇4
杨兴国1
鲁功达1
1.四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川 成都 610065;四川大学 水利水电学院,四川 成都 6100652.中国国际工程咨询有限公司,北京 1000483.浙江省地矿科技有限公司,浙江 杭州 3100004.北京科技大学 土木与资源工程学院,北京 100083
摘要：随着矿产资源开采深度不断增加,地温梯度作用下的深部高温环境为高品位地热资源开发利用创造了重要机遇,为探索利用废弃矿山实现闭环地热开采的可行性,采用Biot孔隙热弹性理论框架建立了时变胶结充填体多场耦合模型,并嵌入基于Navier-Stokes方程的非等温管道流模块,提出了新的矿热协同充填开采仿真系统,分析了不同开采方式与地热环境条件下的充填体多物理场响应以及出口水温发展过程,揭示了系统运行过程中的热效率与结构稳定性演化规律.研究结果表明:充填体水化放热是早期核心热源,计算工况下 90 d内贡献47.1%能量;地热开采可增强系统稳定性,在充填体、换热流体温度为 15℃、围岩温度为 35℃条件下,孔隙水压与总应力峰值较无采热工况分别降低 40.6%和 22.1%,换热流体的冷却作用造成孔隙水的受限收缩并降低充填体水压,提高了系统稳定性.研究成果可为优化深部矿床地热协同开采方案提供理论指导与技术支撑.
关键词：矿产地热协同开采尾矿充填闭环地热系统多场耦合数值模拟
分类号：TD853.34(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(51804015)四川省科技计划资助项目(25GJHZ0065)国家重点实验室开放基金(SKLGP2023K012)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 141-151 )
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