Article thumbnail

An investigation into application of geothermal energy in underground mines

By Farzaan Abbasy

Abstract

Energy conservation is an important policy for every nation. Exploiting sustainable energy resources has gained ground due to shortages and increasing prices of fossil fuels. Mining represents a significant portion of Canada's resource-based industry sector and consumes a huge amount of energy for operation and post-mining activities. Therefore, any cut in energy consumption lowers costs and increases profits. Underground mines have excellent potential for implementation of geothermal energy systems using one of two methods. In the first, underground mine water that has flowed through warm layers of the ground and found its way to mine openings is pumped to the surface for use in open loop geothermal cycles. In the second method, underground openings and spaces that provide easy access to low-to-medium temperature rock formations are used in closed loop geothermal cycles. This research primarily focuses on providing guidelines for using geothermal energy in underground mines and comprises two main parts. The first involves surveying 12 underground mines across Canada to evaluate operation of open loop geothermal system in these and similar mines. The second part investigates the potential of heat recovery from backfilled mine stopes. For this purpose, thermal properties of cemented mine backfill are investigated, the significance of influential parameters is quantified and a thermal conductivity prediction model is introduced. In addition, an experimental physical model is built to study heat transfer in mine backfill and evaluate different arrangements and influential parameters. An analytical model is developed based on the cylindrical coordinate system with finite length and the model is validated for heat transfer in backfill. Finally, a case study of a backfilled stope is presented.L'économie d'énergie est une politique importante pour tout pays. L'exploitation des ressources énergétiques durables est devenue plus importante en raison des pénuries et la hausse des prix des combustibles fossiles. L'exploitation minière représente une partie importante du secteur de l'industrie basée-sur-les-ressources au Canada et consomme une énorme quantité d'énergie pour l'opération ainsi que les activités post-extraction minières. Pour cette raison, toute réduction de la consommation d'énergie réduira les coûts et augmentera les profits. Les mines souterraines ont un excellent potentiel pour la mise en œuvre des systèmes d'énergie géothermique en utilisant l'une des deux méthodes suivantes. Dans la première méthode, l'eau dans les mines souterraines qui coule et passe à travers les couches de sol chaudes trouvant son chemin vers les ouvertures, est pompée vers la surface pour être utilisé dans des cycles géothermiques en boucle ouverte. Dans la seconde méthode, des ouvertures et des espaces souterrains qui offrent un accès facile aux formations rocheuses ayant une basse ou moyenne température sont utilisés dans les cycles géothermiques en boucle fermée. Cette recherche se concentre principalement sur la fourniture des directives pour l'utilisation de l'énergie géothermique dans les mines souterraines en comprenant deux parties principales. La première partie, comprend l'enquête de douze mines souterraines à travers le Canada afin d'évaluer le fonctionnement des systèmes géothermiques en boucle ouverte. La deuxième partie examine le potentiel de récupération de chaleur sur des remblais miniers cimentés. À cet effet, les propriétés thermiques de remblai minier cimenté sont étudiées, la signification des paramètres influents est quantifiée et un modèle de prédiction de la conductivité thermique est introduit. En plus, un modèle physique expérimentale est construit pour étudier le transfert de chaleur dans les remblais miniers et d'évaluer les différents arrangements et les paramètres influents. Un modèle analytique est développé sur la base du système de coordonnées cylindriques avec une longueur finie; et le modèle est validé pour le transfert de chaleur dans le remblai. Finalement, une étude de cas d'un chantier remblayé est présentée

Topics: Engineering - Mining
Publisher: McGill University
Year: 2014
OAI identifier: oai:digitool.library.mcgill.ca:123077
Provided by: eScholarship@McGill
Download PDF:
Sorry, we are unable to provide the full text but you may find it at the following location(s):
  • http://digitool.Library.McGill... (external link)

  • To submit an update or takedown request for this paper, please submit an Update/Correction/Removal Request.

    Suggested articles