[发明专利]一种基于高地温矿井的煤-热共采方法

权利要求书

1.一种基于高地温矿井的煤-热共采方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)煤炭开采：根据煤层赋存条件，布置主井(121)、副井(122)、通风井(15)，确定开采水平，在该开采水平内开掘巷道、硐室、开采工作面，进行煤炭开采工作，相邻开采工作面开采过程中沿空留巷并预留煤柱；所述巷道包括与主井(121)连通的运输巷道(131)、与副井(122)连通的轨道巷道(132)、与通风井(15)连通的回风巷道(133)；

(2)地热勘探：待一个水平的煤炭开采工作面结束后，自该水平的巷道或硐室向下打探测钻孔(5)，确定矿井的热储层(6)范围以及品位情况；

(3)建立抽采模型，确定开采参数：建立井下地热水抽采模型，模拟抽水降压对井下岩层(11)活动的影响，确定合理开采规模、采灌井距；

(4)修建地热采掘系统：该地热采掘系统包括本水平地热采掘系统及本水平下地热采掘系统；

所述本水平地热采掘系统修建方式包括以下步骤：

a、在本水平采空区四周预留的所述煤柱基础上构筑混凝土坝体，封堵顺槽使采空区形成水库(8)；

b、修建连通地面(1)及水库(8)的第一冷水管(22)及第一热水管(21)；

所述本水平下地热采掘系统修建方式包括以下步骤：

A、在所述热储层(6)上方的巷道或硐室处选址，修建钻井硐室(7)，向下开挖地热井至热储层(6)；地热井包括用于抽采热水的地热开采井(41)、用于回灌冷水的地热回灌井(42)；

B、修建连通地热开采井(41)及地面(1)的第二热水管(211)，修建连通地热回灌井(42)及地面(1)的第二冷水管(221)；

(5)修建地面换热站进行开采热能：

在地面(1)修建水源热泵换热站(31)，以回收所述第一热水管(21)及第二热水管(211)中的热能，热水经换热后形成冷水；冷水通过第一冷水管(22)注入所述水库(8)中，在水库(8)中吸收矿井内的热能并逐渐升温形成热水，再次通过第一热水管(21)进入水源热泵换热站(31)换热，从而完成水循环；冷水通过第二冷水管(221)注入所述地热回灌井(42)中，在所述热储层(6)内吸收热能逐渐升温形成热水，再次通过第二热水管(211)进入水源热泵换热站(31)换热，从而完成水循环；

在地面(1)通风井(15)处修建风源热泵站(16)，以回收所述通风井(15)出来的热风中的热能。

2.根据权利要求1所述的一种基于高地温矿井的煤-热共采方法，其特征在于，所述步骤(4)中的步骤A中，根据所述热储层(6)的分布，开挖两组地热井，当第一组中的地热开采井(41)抽取热水时，第二组中地热回灌井(42)进行回灌后并暂停一段时间使冷水在热储层(6)中充分被加热，之后第二组中的地热开采井(41)抽采，第一组中的地热回灌井(42)进行回灌后并休息，并控制抽采量且通过第二冷水管(221)回灌冷水以保证岩层(11)的稳定。

3.根据权利要求1所述的一种基于高地温矿井的煤-热共采方法，其特征在于，所述第一冷水管(22)及第一热水管(21)依次沿运输巷道(131)及主井(121)布置，或，所述第一冷水管(22)及第一热水管(21)依次沿轨道巷道(132)及副井(122)布置；所述第二热水管(211)依次沿所述地热开采井(41)、运输巷道(131)、主井(121)布置，或地热开采井(41)、轨道巷道(132)、副井(122)布置，所述第二冷水管(221)依次沿所述地热回灌井(42)、运输巷道(131)、主井(121)布置，或地热回灌井(42)、轨道巷道(132)、副井(122)布置。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种基于高地温矿井的煤-热共采方法，其特征在于，所述步骤(4)中还包括：建设井下监测系统、与井下监测系统连接的地面调控系统，该井下监测系统包括热储层水位监测器、热储层水压监测器、岩层位移监测装置。