[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

本發明公開了一種基于高地溫礦井的煤?熱共采方法，本方法將煤炭開采后形成的采空區作為水庫；同時在巷道內向熱儲層開挖地熱井，通過地熱開采井將熱水抽出，通過地熱回灌井將冷水回灌；同時在地表修筑水源熱泵換熱站及風源熱泵站，回收熱水及熱風中的熱能。通過本方法，煤炭的開采可有效改變地下巖層結構，對熱儲層起到一定的卸壓及增透的作用，提高了地熱井的熱提取效率；通過本發明，也可以重新利用廢棄的高地溫礦井，實現再生產；開采出的地熱資源節能減排；且在礦井內開挖地熱井，大大縮短地熱井的開采深度，降低了鉆井難度，縮短了鉆井周期，降低了開采成本。

技術領域

本發明涉及一種煤炭與熱能共采方法，具體涉及一種基于高地溫礦井的煤-熱共采方法，屬于煤炭開采及熱能開采領域。

背景技術

近年來，隨著煤炭資源高強度大規模的開發，我國中東部礦區淺部的煤炭資源漸趨枯竭，煤礦開采向地下深部移進。截止到2016年，我國采深超過1000m的礦井已有50多座，分布在如兗州礦區、淮南礦區、平頂山礦區、徐州礦區等地區，這些礦區礦井大多是高地溫梯度條件下的高地溫熱害礦井，對在礦井而言，礦井高地溫熱害問題嚴重影響生產效率及生產安全。

我國20世紀九十年代末至2014年期間，全國累計關閉煤礦約7萬處，關于廢棄礦井的轉型與利用發展較慢，目前國外關于廢棄礦山利用模式主要是建設礦山公園、開發井下空間、開采伴生資源等，但是礦井的高溫地熱卻一直被視為熱害，而作為一種能源，卻一直不被重視。對于中東部高地溫千米礦井，礦區開發較早，周邊人口較稠密，有地熱利用需求，利用高地溫廢棄礦井地下空間結構進行礦山地熱開發利用，也是建設綠色礦山的思路之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于高地溫礦井的煤-熱共采方法，通過對高地溫煤礦采掘系統進行改造利用，進行地熱開采，節約資源，充分利用自然能源，提高經濟效益。

為實現上述目的，本發明采用的一種基于高地溫礦井的煤-熱共采方法，包括以下步驟：

(1)煤炭開采：根據煤層賦存條件，布置主井、副井、通風井，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連通的運輸巷道、與副井連通的軌道巷道、與通風井連通的回風巷道；

(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，確定礦井的熱儲層范圍以及品位情況；

(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；

b、修建連通地面及水庫的第一冷水管及第一熱水管；

所述本水平下地熱采掘系統修建方式包括以下步驟：

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

B、修建連通地熱開采井及地面的第二熱水管，修建連通地熱回灌井及地面的第二冷水管；

(5)修建地面換熱站進行開采熱能：