采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (5): 1188-1203.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0345

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深部矿井煤层注水取热能力与预冷效果分析

师鹏1,万志军1,2,张源1,2,甄正1,邓荣钦1,陈炳睿1   

  1. 1. 中国矿业大学矿业工程学院,江苏 徐州 221116; 
    2. 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点试验室,江苏 徐州 221116
  • 出版日期:2025-09-15 发布日期:2025-09-16
  • 通讯作者: 万志军,E-mail:zhjwan@126.com,Tel:13852039106
  • 作者简介: 师鹏(1995— ),男,山西省大同市人,博士研究生,从事煤-热共采、矿井降温等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51674242,52074266)

Analysis of heat extraction capacity and pre-cooling effect during water injection ahead of  coal seam extraction in deep mines

  • Online:2025-09-15 Published:2025-09-16

摘要: 煤-热共采技术能够有效改善井下作业环境,将矿井热害转化为清洁地热资源,对矿产资源的可持续开发具有重要意义。通过将高温煤层预冷与地热能提取相结合,提出了注水压裂采热方法,系统研究了钻孔布置、裂隙发育及注水参数对取热和预冷效果的影响。研究结果表明:钻孔长度和孔距的增加虽然能提升可采热量,但会降低系统能效;压裂比率存在最优区间,适度增大可改善效果,过度提高反而产生负面影响;注水参数的“高压低温”策略有利于提高瞬时效率,但会影响总取热量;在固定注水量条件下,注水温度对预冷效果影响最为显著;而在相同注水时间下,裂隙网络密度成为决定预冷效果的关键因素。研究结果为优化煤-热共采系统提供了重要理论依据。

关键词: 深部矿井, 煤层注水, 矿山地热, 煤热共采, 煤层预冷

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