[發明專利]基于斷層導水裂隙帶的煤-地熱水協同開采方法

有效

• 申請號: 202010416817.2
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111561297B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 馬丹;張吉雄;周楠;孔賽博;孫強;王佳軍;李猛;張強;黃艷利
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21C41/18;G01D21/02;F24T10/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

本發明公開了一種基于斷層導水裂隙帶的煤?地熱水協同開采方法，充分利地熱水匯集區進行煤?地熱水協同開采。在工作面開采后沿空留巷形成的巷道和硐室內建立熱能交換站，通過鉆井硐室開挖地熱井，分別向地熱水匯集區布置地熱水抽采管道，向地熱儲層布置尾水回注管道，且二者的末端相距一定的距離。地熱水經地熱水抽管道被抽采至熱能交換站，將熱能提取后輸送至地面利用；取熱后經尾水回注管道回注至地熱儲層，以控制巖層穩定，并實現地熱水的可持續開采。同時，煤炭開采可在下一工作面同時進行，實現煤?地熱水的協同開采。本發明的開采方法具有資源利用率高、地熱水開采利用成本低、把斷層導水裂隙帶變害為利等優點。

技術領域

本發明涉及一種煤炭與地熱開采方法，具體是涉及一種基于斷層導水裂隙帶的煤-地熱水協同開采方法，屬于地下資源開采領域。

背景技術

地下礦產資源的高效開發利用一直是我國能源戰略發展的重大命題，煤炭資源是我國第一大資源，開采技術和理念已十分成熟。近些年來，隨著煤炭資源的開采不斷向深部推進，引起了一系列的技術難題，比如高地溫問題。為了解決高地溫所引發的開采難題，本著資源高效利用的理念，地熱開采成為熱點研究課題，其開采技術與理念不斷完善與發展。因此，學者提出煤-地熱水協同開采方法實現資源的高效多重利用。

在地下煤-熱資源開發時，在軟弱巖層中往往存在斷層等地質構造。斷層是一種松散的不穩定巖體結構，存在天然的導水裂隙網絡，再加之深部高地應力、開采擾動的影響，將加速地下水通過斷層向采礦作業空間的滲流，進而引發礦井突水災害，造成人員傷亡和財產損失。因此，現有地熱開采方法一般選擇避開此區域。

深部巖體中儲藏大量的地熱能，含水層水溫可達60～80℃，地熱能是一種清潔、儲量豐富的能源。為了高效開發地熱資源，同時減小突水災害的風險，本發明充分利用斷層裂隙帶的導水特性，提出一種基于斷層導水裂隙帶的煤-地熱水協同開采方法，可循環開采地下熱能資源，降低工程基建成本，減小斷層帶誘發突水災害的風險，實現資源高效開發利用。

發明內容

本發明的目的是要克服現有的技術存在的缺陷，提供一種基于斷層導水裂隙帶的煤-地熱水協同開采方法。利用斷層天然導水裂隙網絡的便利條件，導通地熱儲層中的地熱水進行抽采地熱，同時對含水層進行卸壓，減小工作面的突水風險，完成煤-地熱水協同開采，實現資源的多重高效利用。

為實現上述目的，本發明基于斷層導水裂隙帶的煤-地熱水協同開采方法，其步驟是：

步驟1. 確定地熱水匯集區。由于斷層是一種天然的導水裂隙帶，容易與地熱儲層之間形成滲流通道，加速地熱儲層中的水向斷層流動，使地熱水不斷地向斷層處匯集，在斷層與地熱儲層交界的位置形成地熱水匯集區。

步驟2. 建立煤炭開采系統并開采煤炭：根據煤層賦存特征，布置主井、副井和風井；在開采水平內開掘運輸大巷、軌道大巷和回風大巷，布置采區，在采取內布置采煤工作面；采煤工作面回采中，利用沿空留巷的方式保留區段巷道；煤炭開采后經運輸大巷、主井運輸至地面。由于煤系地層內斷層的存在，在開采水平內留設防水煤柱。

步驟3. 設置熱能交換站：在當前開采工作面的上一工作面開采后沿空留巷形成的巷道內設置熱能交換站，熱能交換站內設置熱能交換設備，用于將地熱水中的熱能轉存到其他儲熱介質中，隨后傳輸至地面。