毕节地区利用废弃煤矿地下空间建设抽水蓄能电站的研究

来源 :贵州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xushaowei20092009
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为了处理大量遗留下来或即将产生的废弃矿井,并解决废弃矿井带来的一系列问,可利用废弃煤矿的地下空间建设地下抽水蓄能电站,实现对地下空间高效合理利用,同时增强电网吸纳可再生能源的容量。由此,本文针对废弃矿井地下空间改造抽水蓄能电站构想,进行了巷道围岩力学参数测定和数值实验分析、改造抽水蓄能电站的可行性分析、影响因素评价以及技术经济分析。本论文主要研究内容和成果包括:(1)对废弃矿井进行调研,查询矿井的相关资料,通过煤矿企业提供的巷道围岩岩样,进行巷道围岩力学参数测定,得出围岩的密度,单轴抗压强度,单轴抗拉强度,抗剪强度等力学参数,由此判定巷道空间作为储水水库的可靠性。并根据所测定的参数进行巷道储水稳定性分析的数值实验,由实验结果验证可知,巷道空间具备作为抽水蓄能电站的储水水库的稳定和强度条件。(2)通过构建评价指标体系进行废弃矿井地下空间对改造抽水蓄能电站的潜力因素分析,确定了各层次影响因素的综合权重和评分等级。研究分析得出:上下水库标高差在400m-600m、上下水库容积较大、上下水库标高差在600m-800m是评估指标体系中的重要影响因素;其次上下水库标高差在200m-400m、支护条件以及上下水库容积中等也是对废弃矿井地下空间改造抽水蓄能电站建设工程较重要的评估指标。(3)分析研究了改造后的经济技术可行性,通过理论和计算分析了电站的水头损失、总耗电量、总发电量、发电效率以及经济效益。由于水库开挖工程被减少,相比常规抽水蓄能电站成本降低了33-35%。通过敏感性分析发现,PVPR和煤层倾角对发电效率和经济效益影响较为明显,当煤层倾角从5°增加至25°时,电站的发电效率从62.7%增加到71.5%,经济效益也有较为显著的变化,同时输水管中的水流速度影响了沿程损失的大小,然而由分析得出对电站的发电效率和经济效益影响较小。本文通过巷道围岩稳定性的物理力学实验、数值模拟以及理论分析对废弃煤矿的地下空间建设地下抽水蓄能电站的可行性进行了验证;并对废弃矿井地下空间改造抽水蓄能电站的影响因素建立评价指标体系,提出相应的综合指数来表示评价指标的评分等级,完成了巷道空间的开发潜力评估;同时针对该建设项目工程进行经济技术分析评价,得出了不同的煤层倾角和PVPR的情况下对电站的发电效率和经济效益有不同的影响。本文为我国废弃矿井二次改造利用拓宽了选择范围,后续开展我国废弃煤矿精准开发利用研究、提高开发利用效率。同时,也为工程实践奠定良好的理论基础,为地下空间开发利用规划和战略研究提供参考和借鉴,也为下一步分析研究奠定了一定的基础。
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