煤炭学报

作者：万志军, 张源, 师鹏, 苟红, 王朱亭, 于振子,

关键词：矿山地热, 煤-热共采, 矿井热害, 地热水, 非常规开采,

在我国“碳达峰、碳中和”时代背景下,开展矿井地热水资源开发利用实现煤-热共采的研究具有重要战略意义。然而,目前煤-热共采技术尚不成熟,针对矿井地热水抽采的研究还需进一步补充。因此,基于煤-热共采理论及技术框架,提出了一种地热水井下非常规开采方法。分析了矿区热储形成机制,采用热储体积法对矿区地热水资源量进行了估算,评价了矿井地热水开发潜力。同时,数值模拟了地热水非常规开采模式下的热储温度场及生产井水温变化。分析了生产井群参数对热储层温度场及生产井水温的影响,并与常规地热水生产方法进行了对比。最后,讨论了矿井地热水开采利用所产生的社会、经济效益。结果显示:(1)矿区地热水静态可采量为1.14×1017 J,折合标煤3.9 Mt。动态可采量为2.95×1016 J/a,折合标煤1.01 Mt/a。(2)生产井水温受回灌水温的影响较大,与回灌方式的关系不大,且回灌水温对生产井水温的影响主要体现在生产后期。(3)随着生产速率的增加,生产井群热突破时间提前,且在热突破点之后的温降速率加快。(4)均衡生产对生产井的服务年限具有有益作用。(5)通过调整非常规开采模式的生产策略可实现生产井群的协调开采,延长生产井群的开采期限,使其平均温降速率小于常规开采模式下的生产井温降速率。(6)矿井地热开发系统建成后,可实现煤矿17万m2的供暖及全矿职工的洗浴,每年减少燃煤10 327 t,减少CO2排放量26 900 t,为企业创造693.8万元的经济效益。因此,针对水热型高温矿井,实施井下地热水非常规开采具有一定的可行性。通过合理布置生产井群分布,科学制定生产策略,可实现矿井地热水的高效开采。

来源：2023年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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