唐口煤矿地热资源开发及利用研究

为了对山东唐口煤矿矿井深部地热资源进行利用,根据唐口煤矿矿区地质资料和水文钻孔资料,对矿区奥陶系地热资源形成原因和赋存状况进行调查,提出了一种利用矿井原有井巷工程进行矿井地热水开采的模型,根据矿区多种余热资源的赋存情况,提出了矿山地热资源综合利用方案。研究结果表明:在上覆厚盖层和区内大断裂的影响下,唐口矿区地热资源主要赋存于矿区南部的奥陶系地层,储层地热水平均水温44℃,地热水具有腐蚀性但不易结垢;在矿区南部井下硐室钻凿地热井,设计同层两采一灌钻井,抽采的地热水经管道运输至井上,在地面换热站实现集中换热,可满足3 000m~3/d的热水供应;矿区热储层地热资源总量为5.02×10~(17)J,并结合矿区矿井排水、矿井回风、矿区生活用水中的可利用热源,可实现日功率为12.45 MW的热量供应。矿井地热资源的开发利用,可以达到节能减排和保护矿区环境的目的,为我国矿山地热发展和绿色矿山建设提供新思路。     

煤-热共采的理论与技术框架

煤炭与地热资源共采是煤及煤系共伴生资源共采的积极探索,是煤炭安全开采和地热能利用的有机结合,开发和利用矿山地热,可为绿色矿山建设和地热能发展做贡献。总结了我国高地温矿井的类型及其成因,统计了我国高地温矿井的分布情况,论述了开发和利用矿山地热资源的必要性和可行性。提出了煤-热共采的概念,从工程背景、科学问题、关键技术和工程实践等方面阐述了煤-热共采的基本理论与技术框架。探讨了煤-热共采的科学问题,包括煤系储层的地质力学问题,高地温矿井热源分析及深部地温分布规律,矿山地热资源的技术经济评价方法,煤-热共采的多场耦合及其演化规律等问题。在此基础上,分析了煤-热共采的关键技术,包括共采工艺,井下钻井与成井工艺,井下抽采与回灌技术,高效能热泵技术,高效能集输与间接换热技术,动态监测和智能调峰技术等。