采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (3): 697-708.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0304

• 论文 • 上一篇    下一篇

深部煤矿破碎岩体储水采热空间热-流-固耦合试验研究

朱存利1,周跃进1,张吉雄1,李振1,朱超斌1,李猛2   

  1. 1. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏徐州221116;
    2. 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏徐州221116
  • 出版日期:2026-05-15 发布日期:2026-05-15
  • 通讯作者: 周跃进,E-mail: yuejinzh@cumt.edu.cn,Tel: 13914884696
  • 作者简介:朱存利(1993— ),男,安徽省萧县人,博士后/博士,从事煤基固废处置与利用、热煤协同开采方面的研究。
  • 基金资助:
    中央高校基本科研业务费专项项目(XJ2025001701)

Experimental study on thermo-hydro-mechanical coupling in water-storage heat-extraction spaces of ractured rock mass in deep coal mines

  • Online:2026-05-15 Published:2026-05-15

摘要: 采空区破碎岩体具有高渗透性与高空隙率特征,为煤炭-水热型地热资源开发提供了新思路,而研究热-流-固(THM)耦合条件下深部煤矿破碎岩体储水采热空间中的温度场演化规律,是实现矿井地热能高效开发的重要前提。采用自主研制设计的破碎岩体储水采热空间温度场演化试验系统,开展了破碎岩体热-流-固耦合特性试验。结果表明:在采热阶段,对流换热作用导致采热空间温度逐渐降低;进入恢复阶段,热量补给使采热空间温度逐步回升。采热空间温度分布云图呈“凹”形结构,表现为中部温度低、两侧温度高的特征。随着原岩温度升高,采热周期相应延长;当原岩温度从50 ℃升至65 ℃时,采热周期最大增幅达164%。水介质初始温度较低更有利于提升采热空间内的对流换热效率。而当破碎岩体粒径处于 0~5 mm 范围时,换热通道难以形成,这表明较大的粒径分布更利于热量传导。本文丰富了破碎岩体空间热-流-固耦合特性相关研究,为深部矿井地热能开发提供了试验基础。

关键词: 矿井地热能, 破碎岩体空间, 储水采热, 热流固耦合特性, 温度场分布

中图分类号: