[發明專利]一種基于高地溫礦井的煤-熱共采方法

有效

• 申請號: 201811062065.3
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109057796B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 萬志軍;張源;王駿輝;王靖超;畢世科;張洪偉;吳棟;盧帥峰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;F24T10/00
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 胡亞輝

1.一種基于高地溫礦井的煤-熱共采方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)煤炭開采：根據煤層賦存條件，布置主井(121)、副井(122)、通風井(15)，確定開采水平，在該開采水平內開掘巷道、硐室、開采工作面，進行煤炭開采工作，相鄰開采工作面開采過程中沿空留巷并預留煤柱；所述巷道包括與主井(121)連通的運輸巷道(131)、與副井(122)連通的軌道巷道(132)、與通風井(15)連通的回風巷道(133)；

(2)地熱勘探：待一個水平的煤炭開采工作面結束后，自該水平的巷道或硐室向下打探測鉆孔(5)，確定礦井的熱儲層(6)范圍以及品位情況；

(3)建立抽采模型，確定開采參數：建立井下地熱水抽采模型，模擬抽水降壓對井下巖層(11)活動的影響，確定合理開采規模、采灌井距；

(4)修建地熱采掘系統：該地熱采掘系統包括本水平地熱采掘系統及本水平下地熱采掘系統；

所述本水平地熱采掘系統修建方式包括以下步驟：

a、在本水平采空區四周預留的所述煤柱基礎上構筑混凝土壩體，封堵順槽使采空區形成水庫(8)；

b、修建連通地面(1)及水庫(8)的第一冷水管(22)及第一熱水管(21)；

所述本水平下地熱采掘系統修建方式包括以下步驟：

A、在所述熱儲層(6)上方的巷道或硐室處選址，修建鉆井硐室(7)，向下開挖地熱井至熱儲層(6)；地熱井包括用于抽采熱水的地熱開采井(41)、用于回灌冷水的地熱回灌井(42)；

B、修建連通地熱開采井(41)及地面(1)的第二熱水管(211)，修建連通地熱回灌井(42)及地面(1)的第二冷水管(221)；

(5)修建地面換熱站進行開采熱能：

在地面(1)修建水源熱泵換熱站(31)，以回收所述第一熱水管(21)及第二熱水管(211)中的熱能，熱水經換熱后形成冷水；冷水通過第一冷水管(22)注入所述水庫(8)中，在水庫(8)中吸收礦井內的熱能并逐漸升溫形成熱水，再次通過第一熱水管(21)進入水源熱泵換熱站(31)換熱，從而完成水循環；冷水通過第二冷水管(221)注入所述地熱回灌井(42)中，在所述熱儲層(6)內吸收熱能逐漸升溫形成熱水，再次通過第二熱水管(211)進入水源熱泵換熱站(31)換熱，從而完成水循環；

在地面(1)通風井(15)處修建風源熱泵站(16)，以回收所述通風井(15)出來的熱風中的熱能。

2.根據權利要求1所述的一種基于高地溫礦井的煤-熱共采方法，其特征在于，所述步驟(4)中的步驟A中，根據所述熱儲層(6)的分布，開挖兩組地熱井，當第一組中的地熱開采井(41)抽取熱水時，第二組中地熱回灌井(42)進行回灌后并暫停一段時間使冷水在熱儲層(6)中充分被加熱，之后第二組中的地熱開采井(41)抽采，第一組中的地熱回灌井(42)進行回灌后并休息，并控制抽采量且通過第二冷水管(221)回灌冷水以保證巖層(11)的穩定。

3.根據權利要求1所述的一種基于高地溫礦井的煤-熱共采方法，其特征在于，所述第一冷水管(22)及第一熱水管(21)依次沿運輸巷道(131)及主井(121)布置，或，所述第一冷水管(22)及第一熱水管(21)依次沿軌道巷道(132)及副井(122)布置；所述第二熱水管(211)依次沿所述地熱開采井(41)、運輸巷道(131)、主井(121)布置，或地熱開采井(41)、軌道巷道(132)、副井(122)布置，所述第二冷水管(221)依次沿所述地熱回灌井(42)、運輸巷道(131)、主井(121)布置，或地熱回灌井(42)、軌道巷道(132)、副井(122)布置。

4.根據權利要求1至3任意一項所述的一種基于高地溫礦井的煤-熱共采方法，其特征在于，所述步驟(4)中還包括：建設井下監測系統、與井下監測系統連接的地面調控系統，該井下監測系統包括熱儲層水位監測器、熱儲層水壓監測器、巖層位移監測裝置。