一种矿井空间改造后用能储能的技术方法技术

本发明专利技术公开了一种矿井空间改造后用能储能的技术方法，主要为在生产矿井及即将闭坑的矿井采掘面及采空区进行膏体充填，具体包括如下步骤：预制模具——将模具与充填料充填入采掘硐室——充填体凝固后抽出模具——进行防水、隔热处理——对连接各硐室的主要巷道进行防水、隔热处理——对空腔表面进行防水处理——配置地热井——形成供暖制冷体系。本发明专利技术通过对采空区进行膏体填充，使矿山不再产生采空塌陷，减少了导水裂隙，预制模具减少了充填料的使用，降低承压能力的同时降低了充填成本，预制防水隔热涂层使采空空间成为了地下良好的储水、储热容器，隔热涂层则使得矿井水为载体的储能与周围围岩热交换速率降低，从而增加了储能效率。加了储能效率。加了储能效率。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井空间改造后用能储能的技术方法


[0001]本专利技术涉及地源热能利用领域，具体涉及一种矿井空间改造后用能储能的技术方法。

技术介绍

[0002]矿井地热就是矿井内围岩散发出来的地球内部热量。它是矿井内矿坑水增温的主要热源，既是矿井热害的根源，又是一种宝贵的地下热源。目前粮食安全也成为了全世界各国的关注重点，减少采空塌陷，保护可耕种和可建设土地会带来巨大社会效益。该效益远大于充填所需经济成本。对于矿井地热资源，尤其是废弃矿井以及即将废弃闭坑矿井内部拥有巨大的硐室和巷道空间，为膏体充填式开采提供了可行性。尤其是“孤岛型城市”即被地下采矿围绕的城市，充填式开采可以增加城市建设面积。
[0003]矿井闭坑后矿室和巷道内被地下水充满，随着深度的增加地下水的温度也逐渐升高，大量的地热能如果不能将其利用将会带来极大的能源和地下空间的浪费，尤其是在现今这种能源紧缺的形势下，更应该将这种废弃资源进行再利用；地源热能利用技术发展逐步成熟，更有利于我们对与矿井地热的利用，尤其是那些已经闭坑的矿井中宝贵的地源热能；而现有技术中虽然能够对闭坑矿井中的地热能进行很好的再利用，但其在充填过程中过度使用充填料，导致充填成本过高，另外在热能利用方面，效率低，且利用率较小。因此，亟需本领域技术人员提供一种充填成本低、储能效率高的矿井空间改造后的用能储能的技术方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述问题，提供了一种矿井空间改造后用能储能的技术方法。解决了现有技术中充填成本高、储能效率低的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术的一种矿井空间改造后用能储能的技术方法，包括如下步骤：S1：预制模具；S2：将模具与充填料一起充填入采掘硐室中；S3：待充填体凝固，抽出模具，形成空腔；S4：采用防水涂层对空腔内进行喷涂，待防水涂层凝固后，喷涂隔热涂层；S5：待步骤S4完成后，对连接各硐室的主要巷道进行防水处理与隔热处理；S6：对空腔表面进行防水处理；S7：配置地热井；S8：步骤S7中地热井与原废弃矿井主副风井组成竖直井体，所述竖直井体和经上述步骤改造完成后的采掘硐室及主要巷道组成可利用的地下空间，该地下空间与更深层热储层进行热循环，形成供暖制冷体系，所述热储层指比目前矿井地下空间更深的含水空间，即奥陶系地层、寒武系地层甚至可开采的更深层的热储层；
进一步地，所述步骤S2中充填料为膏体充填料，所述膏体充填料包括粉煤灰、水泥、矸石，其中水泥为胶结剂，水泥的配比为10%
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15%，此外也可选用其它材料。所述充填料可以在矿井生产时随开拓随处理，也可以在即将闭坑时统一完成改造。
[0006]进一步地，所述模具需具备抗压抗剪的能力，其外表面为硬质材料，内部充水，防止充填时被压扁。
[0007]进一步地，所述模具切面为三角形或（半圆弧）拱形 ，三角形稳定性较强，（半圆弧）拱形有利于应力卸荷，可以较好的承担采空区的稳沉压力，所述模具外壳喷有油性涂料，油性材料的喷涂有利于模具顺利取出。进一步地，所述步骤S4中防水涂层为水泥基聚合物防水涂料或橡胶基环保防水涂料。
[0008]更进一步地，所述水泥基聚合物防水涂料为高分子聚合物乳液与水泥基无机粉料复合而成双组份防水涂料K11防水浆料。
[0009]进一步地，所述步骤S4中隔热涂层为膨胀型隔热材料，所述膨胀型隔热材料为隔热硅氧布或橡胶海绵。
[0010]进一步地，所述步骤S5完成后，所述采掘硐室成为了既可以称重，又具有蜂窝状空腔结构的储水地下水库载体，该载体与围岩含水层无水力联系，已有巷道成为连接各个采掘硐室的载体。
[0011]进一步地，所述地热井数量与储能功耗、矿井地下空间相匹配，一般情况下，20万m
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地下可用空间匹配一眼每小时100m
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流量的地热井。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的模具采用三角形切面或半圆弧拱形切面体，三角形切面体具有很强的稳定性，半拱形切面体有利于应力卸荷，可较好的承受采空区稳沉压力，本专利技术的模具外壳喷涂油性涂料有利于模具的顺利取出，本专利技术将废弃矿井改造为清洁可持续的用能储能空间，使可应用的聚热范围更广，具备更多的能量用于供暖。
[0013]本专利技术矿井空间改造后用能储能的技术方法通过充填式的开采对采空区进行了膏体充填，使矿井不再产生采空塌陷，减少了导水裂隙，通过预制模具建立独立空腔，减少了充填料的使用，降低承压能力的同时降低了充填成本，预制防水隔热涂层，隔绝了废弃矿井采空空间的硐室与外界地下水的联系，增强了废弃矿井采空空间作为地下水库的储水能力，使采空空间成为了地下良好的储水、储热容器，与围岩含水层几乎无水力联系，与围岩热传导较少。水力联系的隔绝防治了矿井地下空间以水为载体用能储能时的串层污染。隔热涂层则使得矿井水为载体的储能与周围围岩热交换速率降低，增加了储能效率。
附图说明
[0014]图1是本实施例中切面为三角形的模具填充后的硐室采空空间结构示意图；图2是本实施例中切面为拱形的模具填充后的硐室采空空间结构示意图；图3是本实施例的三角形模具结构示意图；图4是本实施例的拱形模具结构示意图；图5是本实施例改造完成后的矿井结构示意图.附图标记：1是膏体充填料；2是采掘硐室；3为模具；4为地热井；5为巷道；6为风井；
7为主井；8为副井。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
实施例
[0016]本实施例中的一种矿井空间改造后用能储能的技术方法，主要为在生产矿井及即将闭坑的矿井采掘面及采空区进行膏体充填，具体包括如下步骤：S1：充填前，首先预制模具3；该模具3需需具备抗压抗剪的能力，模具3的切面一般为三角形或（半圆弧）拱形 ，三角形的稳定性比较强，（半圆弧）拱形有利于应力卸荷，可以较好的承担采空区的稳沉压力，参照附图1
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4，模具3外表面为硬质材料，内部充水，防止充填时被压扁，其次模具3外壳喷有油性涂料，油性材料的喷涂有利于模具3的顺利取出。
[0017]S2：将模具3与充填料一起充填入采掘硐室2中；该充填料为膏体充填料1，包括粉煤灰、水泥、矸石，其中水泥为胶结剂，水泥的配比为10%
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15%，此外根据需要也可选用其它材料。膏体充填料1可以在矿井生产时随开拓随处理，也可以在即将闭坑时统一完成改造。
[0018]S3：充填后，待充填体凝固，抽出模具3，形成空腔。
[0019]S4：采用防水涂层对空腔内进行喷涂，防水涂层为水泥基聚合物防水涂料——高分子聚合物乳液与水泥基无机粉料复合而成双组份防水涂料K11防水浆料，或橡胶基环保防水涂料，待防水涂层凝固后，喷涂隔热涂层，隔热涂层为膨胀型隔热材料——隔热硅氧布或橡胶海绵；隔热涂层也可以参考建筑的隔热层，需要注意的是，该材料仅用于降低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井空间改造后用能储能的技术方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：预制模具；S2：将模具与充填料一起充填入采掘硐室中；S3：待充填体凝固，抽出模具，形成空腔；S4：采用防水涂层对空腔内进行喷涂，待防水涂层凝固后，喷涂隔热涂层；S5：待步骤S4完成后，对连接各硐室的主要巷道进行防水处理与隔热处理；S6：对空腔表面进行防水处理；S7：配置地热井；S8：步骤S7中地热井与原矿井主副风井组成竖直井体，所述竖直井体和经上述步骤改造后的采掘硐室及主要巷道组成的地下空间与更深层热储层进行热循环，形成供暖制冷体系。2.根据权利要求1所述的一种矿井空间改造后用能储能的技术方法，其特征在于： 所述步骤S2中充填料包括粉煤灰、水泥、矸石。3.根据权利要求1所述的一种矿井空间改造后用能储能的技术方法，其特征在于：所述模具外表面为硬质材料，内部充水。4.根据权利要求1所述的一种矿井空间改造后用能储能的技术方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪年，谭现锋，张丰，宋帅良，马哲民，刘肖，孟甲，郑慧铭，常超朋，陈子豪，
申请(专利权)人：山东省鲁南地质工程勘察院山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队，
类型：发明
国别省市：