[发明专利]一种基于高地温矿井的煤-热共采方法

说明书

本发明公开了一种基于高地温矿井的煤‑热共采方法，本方法将煤炭开采后形成的采空区作为水库；同时在巷道内向热储层开挖地热井，通过地热开采井将热水抽出，通过地热回灌井将冷水回灌；同时在地表修筑水源热泵换热站及风源热泵站，回收热水及热风中的热能。通过本方法，煤炭的开采可有效改变地下岩层结构，对热储层起到一定的卸压及增透的作用，提高了地热井的热提取效率；通过本发明，也可以重新利用废弃的高地温矿井，实现再生产；开采出的地热资源节能减排；且在矿井内开挖地热井，大大缩短地热井的开采深度，降低了钻井难度，缩短了钻井周期，降低了开采成本。

技术领域

本发明涉及一种煤炭与热能共采方法，具体涉及一种基于高地温矿井的煤-热共采方法，属于煤炭开采及热能开采领域。

背景技术

近年来，随着煤炭资源高强度大规模的开发，我国中东部矿区浅部的煤炭资源渐趋枯竭，煤矿开采向地下深部移进。截止到2016年，我国采深超过1000m的矿井已有50多座，分布在如兖州矿区、淮南矿区、平顶山矿区、徐州矿区等地区，这些矿区矿井大多是高地温梯度条件下的高地温热害矿井，对在矿井而言，矿井高地温热害问题严重影响生产效率及生产安全。

我国20世纪九十年代末至2014年期间，全国累计关闭煤矿约7万处，关于废弃矿井的转型与利用发展较慢，目前国外关于废弃矿山利用模式主要是建设矿山公园、开发井下空间、开采伴生资源等，但是矿井的高温地热却一直被视为热害，而作为一种能源，却一直不被重视。对于中东部高地温千米矿井，矿区开发较早，周边人口较稠密，有地热利用需求，利用高地温废弃矿井地下空间结构进行矿山地热开发利用，也是建设绿色矿山的思路之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于高地温矿井的煤-热共采方法，通过对高地温煤矿采掘系统进行改造利用，进行地热开采，节约资源，充分利用自然能源，提高经济效益。

为实现上述目的，本发明采用的一种基于高地温矿井的煤-热共采方法，包括以下步骤：

(1)煤炭开采：根据煤层赋存条件，布置主井、副井、通风井，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连通的运输巷道、与副井连通的轨道巷道、与通风井连通的回风巷道；

(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，确定矿井的热储层范围以及品位情况；

(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；

b、修建连通地面及水库的第一冷水管及第一热水管；

所述本水平下地热采掘系统修建方式包括以下步骤：

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

B、修建连通地热开采井及地面的第二热水管，修建连通地热回灌井及地面的第二冷水管；

(5)修建地面换热站进行开采热能：