(19)中华人民共和国国家知识产权局
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(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910246097.7
(22)申请日 2019.03.29
(71)申请人 中国矿业大学
铠甲式防护罩地址 221116 江苏省徐州市大学路1号中国
矿业大学科研院
(72)发明人 李猛 张吉雄 武中亚 黄鹏
孙凯
(74)专利代理机构 南京瑞弘专利商标事务所
(普通合伙) 32249
代理人 张婷婷
(51)Int.Cl.
F24T 10/15(2018.01)
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(54)发明名称一种采空区充填体提取地热能的系统及其工作方法(57)摘要本发明公开了一种采空区充填体提取地热能的系统及其工作方法，主要通过在采空区充填体中布置采热管路的方式对充填体内的热能进行提取。开采步骤为：在送流管路中注入采集地热所需的储热介质，储热介质经流布置在充填体中的采热管后被加热，由回流管路输送至发电车间，储热介质经发电利用后冷却，重新循环至送流管路中，如此循环，实现对采空区充填体内热能的提取。主要系统包括送流系统、回流系统、采热系统、集热及发电系统。本发明可以实现深部矿产资源充填开采和地热开采的协同，各工艺之间的干扰较小，可以降低采场的温度，发电设备设置在井下，无需大功率提升泵，能量消耗低，是一种绿高效的深部矿井地热能开采方法。权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 109883074 A 2019.06.14
C N 109883074
A
权 利 要 求 书1/2页CN 109883074 A
1.一种采空区充填体提取地热能的系统，其特征在于：包括送流管路(8)、采热管路(7)、回流管路(9)、集热及发电系统(4)依次互联形成的循环系统，送流管路(8)和回流管路(9)在工作面处段分别位于两个
不同的回采巷道中，一端连接设置于采空区充填体中的采热管路(7)，另一端连接位于地面的集热及发电系统(4)；所述送流管路(8)中注入采集地热所需的储热介质。
2.根据权利要求1所述的采空区充填体提取地热能的系统，其特征在于：所述送流管路(8)和回流管路(9)均采用保温管，保温管类型可以选择钢套钢复合型、聚氨酯型或其他型式，管径由储热介质流量确定。
临界反应3.根据权利要求1所述的采空区充填体提取地热能的系统，其特征在于：所述送流管路(8)由集热及发电系统(4)前端敷设至充填采热工作面对应的工作面回采巷道Ⅰ(10)，其上设置有送流泵和储热介质补充阀门；所述回流管路(9)由集热及发电系统(4)末端敷设至充填采热工作面对应的工作面回采巷道Ⅱ(11)，其上设置有回流泵；所述送流管路(8)和回流管路(9)均沿矿井原有的巷道进行敷设。
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4.根据权利要求1所述的采空区充填体提取地热能的系统，其特征在于：所述采热管路(7)为外表面涂覆导热硅脂的导热管体；采热管路(7)为蛇形，该蛇形平面垂直工作面顶底板布置，采热管路(7)两侧弯曲处分别固定在顶底板上。
5.根据权利要求4所述的采空区充填体提取地热能的系统，其特征在于：所述采热管路(7)利用采热管固定装置将蛇形采热管两侧弯曲处分别固定在顶底板上，所述采热管固定装置为一带双耳的U型套件，U型套件双耳上分别有固定用的U型套件固定孔(18.1)；U型套件套住采热管路(7)，通过向顶底板
打锚固杆体的形式实现对采热管路(7)的固定。
6.根据权利要求1所述的采空区充填体提取地热能的系统，其特征在于：所述集热及发电系统(4)包括蓄水设备、闪蒸设备、发电设备，所述发电设备布置在井下。
7.根据权利要求1所述的采空区充填体提取地热能的系统，其特征在于：所述储热介质为包括水、乙醇在内的高比热容低沸点的液体；采用单介质形式或双介质形式。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种采空区充填体提取地热能的系统的工作方法，其特征在于：通过在采空区充填体中布置采热管路(7)的方式对充填体内的热能进行提取：在送流管路(8)中注入采集地热所需的储热介质，储热介质经流布置在充填体中的采热管路(7)后被加热，由回流管路(9)输送至集热及发电系统(4)的发电车间，储热介质经发电利用后冷却，重新循环至送流管路(8)中，如此循环，实现对采空区充填体内热能的提取。
9.根据权利要求8所述的采空区充填体提取地热能的系统的工作方法，其特征在于：采用膏体充填和高水充填方法时，地热开采与充填采煤之间的工艺流程为：随着工作面的推进，间隔布置充填袋充填段(5)和开放式充填段(6)，其中在开放式充填段(6)安设采热管路(7)，开放式充填段(6)充填作业在两侧充填袋充填段(5)作业和采热管路(7)安装均结束后进行；采热管路(7)安装好后与回流管路(9)和送流管路(8)连接，形成完整的回路，通储热介质进行地热开采利用。
美容按摩器10.根据权利要求8所述的采空区充填体提取地热能的系统的工作方法，其特征在于：采用逐巷胶结充填开采方法时，地热开采与充填采煤之间的工艺流程为：先由综掘机掘进充填联络巷，掘进完成后在充填联络巷中安设采热管路(7)，采热管路(7)安设完成以后将充填联络巷进行充填；采热管路(7)安装好后与回流管路(9)和送流管路(8)连接，形成完整
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