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题名矿井水深井地质存储水动力学演化及井型优选
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作者
冯龙飞
王双明
王皓
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机构
煤炭科学研究总院
中煤科工西安研究院(集团)有限公司
西安科技大学地质与环境学院
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出处
《煤炭学报》
北大核心
2025年第6期3029-3043,共15页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2023YFC3012105)
陕西省2023年自然科学基础研究计划资助项目(2023-JC-QN-0459)
陕西省创新能力支撑计划资助项目(2024RS-CXTD-44)。
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文摘
鄂尔多斯盆地部分煤矿面临高矿化度矿井水的处置难题,深井回注技术是实现其较低成本、大规模水治理需求的有效途径。以鄂尔多斯某矿深井回注案例为工程背景,采用基于热-流-固控制方程的数值模拟方法,针对矿井水深井回注多分支井型,开展了分支数量、井距影响下回注流量、目标层孔隙水压的时空演化规律研究;构建了倾斜钻孔注水流量-降深的理论解析并开展了多分支井型井距-流量的函数拟合,结合井建长度构建了单位回注流量的相对成本函数,并提出了最优井型和井距的确定方法,结果表明:①多分支井的回注流量规模远高于直井,分支井个数越多回注能力越大,都随注水时间呈对数衰减,大约1000d后注水流量趋于稳定;②多分支井系统回Q=a-bc^(x)注流量受分支井个数与井距联合控制,构建的井距-流量函数为,拟合系数达到0.98,在一定范围内回注流量随井距增大而增加后趋于稳定,以多分支倾角5°为例,当3种井型的井距分别超过200、300、400m后,回注流量保持稳定;③单位流量相对井建成本与井间距成正比,在相同井距离下多分支井个数越多成本增加越快,当2、3、4分支井的系统最大流量分别超过145、220、305m^(3)/h时,单位流量相对井建成本急剧增加;④以高矿化度矿井水回注需求为依据,以控制单位流量相对成本为目标,提出了多分支井最优井距与分支井个数的确定方法,以多分支倾角5°为例,当矿井回注流量需求介于77~149 m^(3)/h时,优选2分支井;当回注流量需求处于149~201m^(3)/h之间时,优选3分支井;当回注流量需求处于201~306m^(3)/h,采用4分支井为最优方案,最优井距可结合对应的井距-流量函数确定。研究成果为矿井水地质存储工程设计提供科学依据。
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关键词
矿井水
深井回注
回注流量
多分支井
井型优选
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Keywords
mine water
deep well reinjection
reinjection flow rate
multilateral well
well type selection
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分类号
TD745
[矿业工程—矿井通风与安全]
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