[发明专利]一种高温硬岩地层的矿产资源与地热连续协同开采方法

说明书

本发明公开了一种高温硬岩地层的矿产资源与地热连续协同开采方法，涉及一种铝土矿岩层高效开采方法及地热开采技术领域。可用综合机械化设备进行高效开采的目的，并通过水力压裂岩体过程中注入的冷水在岩石裂隙间充分压裂流动这一过程与深埋热岩进行热量交换。掘进探矿巷道；布置贯通巷道，布置长壁工作面；设置压裂与掘进一体化设备；设置液压支架；钻中心钻孔并在中心钻孔的孔底进行初步压裂卸压；钻出周边钻孔或者是加深周边钻孔；注入高压冷水，并向外抽水；安装隔热支护装置；停止钻孔注水和抽水；进行落矿；重复，直至开采结束。克服了常规铝土矿物开采所使用的爆破工艺不安全和低效率问题以及地热资源大量浪费的问题，提高了资源回收率。

技术领域

本发明涉及一种铝土矿岩层高效开采方法及地热开采技术领域，特别涉及一种高温硬岩地层的矿产资源与地热连续协同开采方法。

背景技术

目前，铝土矿主要采用空场法，崩落法和填充法进行采矿。一般在矿体内布置探巷和贯巷，利用破、装、运的基本工艺进行开采。其中破矿方式一般为在矿体自由面进行爆破落矿，然后利用耙斗装岩机向三轮车进行装矿，再由三轮车运出工作面，然而在自由面处进行爆破落矿时，没有任何的防护结构，会使爆破产生的飞溅范围过大，影响操作者的安全，从而存在作业场所安全系数低且技术装备落后的技术问题。同时，上述方法所用设备多，限于该方法井下空间小，因此各设备及工艺的协调困难，导致上述方法的开采效率普遍较低。

地温随着铝土矿物埋藏深度的增加而增高,大约埋深每增加33米,地温增高1度。若铝土矿物埋藏较深，那么潜在的地温将会较高，地热资源也将会十分丰富。地热能作为一种可再生的清洁能源，在我国分布范围较广，尤其是水热型地热应用较广。水热型地热主要用于发电、供暖、医疗洗浴等领域，主要开采技术为高温干（湿）蒸汽发电技术、热泵技术、梯级利用技术。这些现有的地热开采技术的缺点主要是：设备投资大、消耗多、安装工程量大、费时费力等。其中最为主要的是使用导热系数较低的钢管作为与热储岩层直接接触的套管材料，其结构简单，换热系数低，不利于热传导，降低了地热采收效率。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种高温硬岩地层的矿产资源与地热连续协同开采方法，能够达到充分使用多尺度水力压裂技术安全高效破碎铝土岩层，使其达到可用综合机械化设备进行高效开采的目的，并通过水力压裂岩体过程中注入的冷水在岩石裂隙间充分压裂流动这一过程与深埋热岩进行热量交换，最后达到将热水抽出实现矿井降温的目的。

本发明的技术方案为：按以下步骤进行：

S1、在预先准备开采的矿物岩层进行探巷并掘进两条与矿物岩层相互平行的探矿巷道10；

S2、布置沟通两条探矿巷道10的贯通巷道20，并在所述贯通巷道20内布置长壁工作面70；

S3、在所述长壁工作面设置压裂与掘进一体化设备；

S4、在所述长壁工作面处设置液压支架；

S5、通过压裂与掘进一体化设备中的钻机9向掌子面的前方钻一定深度的中心钻孔3并在中心钻孔3的孔底进行初步压裂卸压；

S6、另取钻机在压裂与掘进一体化设备中破岩刀盘4周围的区域，均匀的钻出6个周边钻孔2或者是加深周边钻孔2的深度，周边钻孔的深度≤中心钻孔的深度；

在周边钻孔2的孔底布置封孔器1，再次进行水利压裂，以小范围爆破的方式形成爆破破碎区30；

S7、向6个周边钻孔中的一部分注入高压冷水，并经另外一部分周边钻孔向外抽水；

热能交换的同时，需要推进破岩刀盘4进行掘进，同时，使得中心钻孔3被压裂与掘进一体化设备中的钻机9加深；

S8、在破岩刀盘4推过的区域安装隔热支护装置5；

S9、当破岩刀盘4推进至爆破破碎区30后，停止钻孔注水和抽水；