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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

张吉雄团队构建深部矿山地热与煤炭资源协同开发技术体系

2022-08-12

  随着煤炭开采深度的增加,伴生着热能的释放,该热能作为地热资源的重要组成部分,是一种不受环境因素影响的可再生清洁能源。深部矿井开采带来的丰富地热可作为共生资源进行开采利用。然而,深部矿山的地热问题,多年来主要以热害治理为目标。而将深部矿山地热作为资源开采的研究较少,主要集中于余热的利用,较少涉及到矿山地热与煤炭资源进行系统开发应用方面的研究。


  近日,中国矿业大学张吉雄教授团队提出了深部矿山地热与煤炭资源协同开发的思路,给出了地热与煤炭资源协同开发的基本涵义与关键,揭示了地热与煤炭资源协同开发的关键科学问题,构建了以岩热和水热为主的深部矿山地热与煤炭资源协同开发的技术体系。相关研究成果8月11日以《深部矿山地热与煤炭资源协同开发技术体系研究》为题发表于《工程科学学报》。


  研究指出,深部矿山地热与煤炭资源协同开发的原则是将矿山地热视为与煤炭同等重要的资源,实现其与煤炭资源的共同开发,其内涵为在同一个井田范围内,在资源勘探、储量评估、开拓系统布置、开采方法选择及采后空间维护等方面,将深部地热与煤炭资源共同勘探、规划与开发,从而达到地热与煤炭资源综合开发利用的目的。


  深部矿山地热与煤炭资源协同开发的流程为:首先同步勘查规划区域煤炭及地热能储量,根据分级标准综合评估可采资源量。其次,设计矿井开拓系统时,优化布置地热开采系统。同时,在布置煤炭开采巷道系统时,利用煤炭开采空间构造煤系地层地热开发空间,或利用采动裂隙构造深部地热开采空间,布置地热开采系统,实现煤炭开采热害防治。在煤炭资源开采的后期,随着煤炭资源开采完毕,地热能作为可再生能源仍然可以持续开采。


  实现上述目标,需重点研究深部矿山地热源分布特征及补给规律、采场能量传导与演化规律,以及低品位地热能传热传质机理为主的三大科学问题。


深部矿山地热与煤炭资源协同开发技术体系研究_张吉雄-5.jpg

  矿山规划地热与煤炭资源协同开发流程


  围绕深部矿山岩热和水热资源开发这一主题,利用煤炭资源开采的采后空间及生产系统,研究提出了充填埋管采热、采空区储水采热、采动区封闭采热及深部原位钻井采热 4 种采热方法,探讨了深部矿山地热探测评价、深部大空间煤基固废吸热功能材料、多场环境下采场岩层移动特征及其控制、低品位热能的高效传输及阶梯利用和协同开发系统智能监测等技术的研究重点与难点。


  这项研究得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金的资金支持。


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  责任编辑:宫在芹
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