|
Аналіз ризиків та
можливостей безпечного використання геотермального ресурсу затоплених шахт
Д.В. Рудаков1, Ядзюнь Сунь2, О.В. Інкін3*,
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»,
м. Дніпро, Україна
2Китайський університет гірничого
видобутку та технологій,
м. Сюйчжоу, Китай
3Відділення фізики гірничих
процесів Інституту геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова
Національної академії наук України,
м. Дніпро, Україна
*Відповідальний автор: e-mail: inkin@ua.fm
Фізико-технічні проблеми
гірничого виробництва, 2023, (25), 92-107.
https://doi.org/10.37101/ftpgv25.01.008
full text (pdf)
ABSTRACT (IN UKRAINIAN)
Метою даної роботи є проведення комплексного аналізу потенційних ризиків, пов’язаних
з експлуатацію геотермальних систем різних типів на затоплених шахтах,
обумовлених їх гірничотехнічними, гідрогеологічними, гідрохімічними та
техніко-економічними чинниками.
Методика
включає збір й аналіз даних про геотермальні, геохімічні, фільтраційні та
інші властивості породного масиву і шахтних вод, а також гірничотехнічні
умові розробки корисних копалин, які впливають на роботу геотермальних
систем на затоплених шахтах.
Результати. Оцінено
ступінь впливу різних за походженням ризиків на стійкість роботи
геотермальних систем, яка підтверджується реальним досвідом їх експлуатації
на закритих шахтах у різних країнах світу. На прикладах експлуатації
десятків геотермальних систем систематизовано ризики, пов’язані з
плануванням, розміщенням, експлуатацією та економічними чинниками. На
типовому прикладі показано зміни енергетичної ефективності систем від
глибини та параметру СОР на основі критерію, що визначається як відношення
отриманої від них теплової енергії до теплового еквівалента електричної
енергії, що витрачається на експлуатацію. Системи закритого типу можуть
бути відносно більш енергоефективними порівняно з системами відкритого
типу, але через меншу теплову потужність можуть виявитися економічно
недоцільними.
Наукова новизна.
Шляхом комплексного підходу встановлено позитивний та негативний вплив
природних та техногенних чинників на ефективність довготривалої
експлуатації геотермальних систем залежно від способу вилучення тепла з
шахтних вод, а також причини й механізми виникнення потенційних ризиків,
які можуть загрожувати стійкій роботі систем.
Практична значимість. Проведений аналіз є необхідним для всебічного
врахування та своєчасного попередження ризиків, що є обов’язковою складовою
проєктів техніко-економічного обґрунтування
геотермальних систем на затоплених шахтах для стабільної, довготривалої та
екологічно безпечної експлуатації.
Ключові слова:
затоплена шахта, шахтні води, геотермальні системи, експлуатація, ризики
СПИСОК
ЛІТЕРАТУРИ
1. Салехірадж
С.Ш. Обґрунтування параметрів
використання системи відбору геотермальної енергії в умовах глибоких
вугільних шахт: автореф. канд.
техн. наук: 05.15.09. Донецк,
2014. 25 с.
2. Долінський А.А., Халатов А.А. Геотермальна енергетика: виробництво
електричної і теплової енергії. Вісник
НАН України. 2016. № 11. С. 76-86.
3. The Future of
Geothermal Energy in the 21 Century Impact of Enhanced Geothermal Systems
(EGS) on the United States. Report :
Massachusetts Institute of Technology, 2006. 372 p.
4. Rudakov, D., Inkin,
O. (2022). A method to evaluate the performance of an open loop geothermal
system for mine water heat recovery. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 5-11. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-1/005
5. Рудаков Д.В., Садовенко І.О. Прогнозування гідродинамічного режиму при відпрацьовуванні й затопленні шахтного поля. Вісник ЖДТУ. 2006. № 1. С. 151-157.
6. Banks D., Athresh A., Al–Habaibeh A., Burnside N. (2019). Water from abandoned mines as a heat source: practical experiences of open– and
closed–loop strategies, United Kingdom. Sustainable Water Resources Management. No 5. P. 29-50. https://doi.org/10.1007/s40899-017-0094-7
7. Ramos E., Breede K., Falcone G. (2015). Geothermal
heat recovery from abandoned mines: a systematic review of projects
implemented worldwide and a methodology for screening new projects. Environmental Earth Sciences.
Vol. 73, P. 6783-6795. https://doi.org/10.1007/s12665-015-4285-y
8. Walls D.B., Banks D., Boyce A.J., Burnside N.M. (2021). A
review of the performance of minewater heating
and cooling systems. Energies, 14, 6215. https://doi.org/10.3390/en14196215
9. Олійніченко В.Г. Аналіз
технічних вимог до теплотрас геотермального теплопостачання.
Відновлювана енергетика. 2016. № 2. С. 65-72.
10. Michel A.F. (2009). Utilization of Abandoned Mine Workings
for Thermal Energy Storage in Canada. In
Proceedings of the Effstock conference,
Stockholm, Sweden.
11. Brabham P., Manju M., Thomas H., Farr
G., Francis R., Sahid R., Sadasivam
S. (2020). The potential use of mine water for a district
heating scheme at Caerau, Upper Llynfi valley, South Wales, UK. Q. J. Eng. Geol. Hydrogeol., 53, 145.
https://doi.org/10.1144/qjegh2018-213
12. Banks D. (2021). Fessing up: Risks and obstacles to mine water
geothermal energy. In Proceedings of the Mine Water Heating and Cooling; A
21st Century Resource for Decarbonisation.
Available online: https://www.researchgate.net/publication/
351450683_’Fessing_up_Risks_and_obstacles_to_mine_water_geothermal_energy
(accessed on 20 September 2023).
13. Долина
Л.Ф. Стічні води підприємств гірничої промисловості та методи їх очищення. Д. : Молодіжна екологічна ліга Придніпров’я, 2000. 61 с.
14. Adams C., Monaghan A., Gluyas J.
(2019). Mining for heat. Geoscientist.
№ 29, Р. 10-15.
15. Steven J. (2021). From Venture Pit to Walker Shore, coal
and heat and fathoms of core: Mine water Heat Exploitation in Newcastle/Gateshead. In Proceedings of the 2021 Mine Water
Geothermal Energy Symposium, “Mine Water Heating and Cooling – A 21st
Century Resource for Decarbonisation”, Webinar.
16. Rudakov D., Sun Y., Inkin O. (2023).
Optimization of mine water discharge with the river hydrograph. Case study
Samara River in Western Donbas. V International Conference «Essays
of Mining Science and Practice».
17. Rudakov D., Inkin
O. (2022). Validation of the operation efficiency criteria for geothermal
probes in flooded mine workings. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu,
№ 5, p. 100-105. https://doi.org/10.33271/nvngu/20215/100
|
