[发明专利]一种深部矿山地热能与煤炭资源流态化协同开采方法

说明书

本发明公开了一种深部矿山地热能与煤炭资源流态化协同开采方法，包括采用深部原位无人智能盾构机进行煤炭资源采掘作业，开采后的煤粉经螺旋输送机与管路系统流态传输至地表；采用条带式、房柱式等部分开采方法，利用深部原位无人智能盾构机对煤层邻近薄煤线或较软弱地热能储层进行开采，构筑地热能存储空间；开采后的地热能储层岩粉添加粉煤灰、水泥等胶结料后，经泵送管路系统流态化传输至煤层工作面采空区进行充填作业；地热能储层空间构建后，铺设冷水回灌与热水提取管路，构筑区域隔离挡墙，形成地热能循环开采系统；从而达到深部矿山地热能与煤炭资源的流态化协同开采目的。本发明可实现深部矿山资源的流态化综合开发，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于深部矿山资源综合开发技术领域，尤其涉及一种深部矿山地热能与煤炭资源流态化协同开采方法。

背景技术

深部岩体基本处于三向等压状态时，深部岩体进入全范围塑性流变状态，岩层运动、 围岩支护、灾害预警与防治等将难以控制，现有的固体矿物资源的开采方式将难以适用。 煤炭深部原位流态化开采就是将深部煤炭就地原位转化为气态、液态或气固液混态物质，在井下原位实现无人智能化的流态化开采技术。原位流态化开采可以改变目前矿业 领域生产效率低、安全性差、生态破坏严重、资源采出率低、地面运输/转化能量损耗大 等一系列问题，实现深部煤炭资源开采理念与模式的变革。

地热资源是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有储量大、分布广、清洁环保、稳定性好、用途广泛等特点，是一种现实可行且具有竞争力的新型清洁能源。目前，以热泵技术为主的浅层水热型含水层地热能供暖（制冷）技术已基本成熟，而现有深层地热能储层压裂与冷水回灌技术难度较大，可控性与抽采效率较低。深部煤炭资源流态化开采过程中，为有效控制采场岩层移动，避免冲击矿压等灾害，采空区需要进行流态化充填作业。

因此，为实现深部矿山煤炭资源的流态化安全开采与流态化充填作业、深部矿山地热能资源的流态化高效循环开采，亟需研发一种深部矿山地热能与煤炭资源流态化协同开采方法以解决上述问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种深部矿山地热能与煤炭资源流态化协同开采方法，实现深部矿山地热能的高效循环提取与深部煤炭资源的流态化安全开采。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种深部矿山地热能与煤炭资源流态化协同开采方法，具体包括以下步骤：

步骤a，根据煤层实际采矿地质条件，布置长壁逐巷流态化采煤工作面，进行工作面相关采掘设备选型、系统布置，采用无人智能盾构机进行煤炭资源无人智能化采煤作业，开采后的煤粉经螺旋输送机与管路系统流态化运输至地表；

步骤b，采用条带式、房柱式等部分开采方法，利用无人智能盾构机对煤层下部邻近软弱地热能储层进行开采，构筑地热能存储所需的空间；

步骤c，开采后的地热能储层岩粉添加粉煤灰、水泥等胶结材料后，通过泵送管路系统经运料巷输送至流态化采煤工作面开采后的采空区进行充填作业，形成充填体；

步骤d，地热能储层开采后，铺设冷水回灌管路与热水提取管路，便于水热型地热能的有效存取，在停采线位置构筑区域隔离挡墙，形成地热能循环开采系统；

步骤e，管路铺设及隔离挡墙实施完成后，向地热能存储空间内注入冷水，在该区域内布置有水位监测与温度传感装置，实时在线监测水热型地热能存储量与温度阈值；完成本采区地热能与煤炭资源流态化协同开采作业；

步骤f，重复步骤a~e，完成其它采区地热能与煤炭资源流态化协同开采作业。

作为本发明一种深部矿山地热能与煤炭资源流态化协同开采方法的进一步优选方案，在步骤a中，煤炭资源流态化采掘作业由巷道掘进断面与长度决定，流态化充填作业工序主要由胶结充填材料凝结时间与强度决定，两者协调配合完成整个采区开采。