摘要：随着社会经济的发展，我国的地热能源越来越受到重视。地热作为一种绿色清洁能源，开发利用其能够有效地降低常规燃料需求和二氧化碳及氮氧化物等的排放量，从而减少大气污染，符合环保工艺要求。加强地热资源的开发利用，提升地热钻探技术与装备，对构建资源节约型、环境友好型社会，保障国家能源安全,改善我国现有能源结构,促进国家节能减排战略目标的实现具有重要意义。文章以平煤股份八矿为例，其在二水平生产过程中遇到水害威胁，水压大且为高温水，严重阻碍正常的掘进和回采。经过现场参数分析和方案对比，优化施工方案，采用在地面打钻孔输水井、井下设热水仓、井下水经保温管直接进入热水仓，经泵排至地面进行资源利用，解决了井下生产影响因素，并充分利用了有害资源，社会效益和经济效益显著。
关键词：地热水;地热井;热水仓;保温管
引言
地热能作为清洁能源，具有良好的应用前景。而对于一个特定地区，若想开发地热能，首先要做的就是查明地热的成因。因此，本文着重介绍目前常用的成因分析方法，进而为地热的开发利用提供理论参考。
1地热资源概念分类及分布特点
地热资源是一种集热、矿、水于一体的清洁能源。综合考虑各方面的因素，例如温度、传输和开发利用方式等，地热资源可分为浅层地热能、水热型地热能和干热岩型地热能（增强型地热系统）三种类型，具体如表1所示。其中水热型地热能按温度分级可分为高温、中温和低温地热资源三级。中国高温地热带分布主要集中在两个地区：一是藏南—川西—滇西地区，其为全球性的地中海—喜马拉雅地热带的东支；二是位于太平洋板块与欧亚板块边界的台湾地区。台湾地热带是中国东南部海岛地热活动最强烈的一个带，主要地质原因是其为西太平洋岛弧型地热亚带的一部分，岛上第四纪火山和地壳活动活跃，地震频繁。中低温地热资源主要分布于地壳隆起区和地壳沉降区。其中，地壳隆起区发育有不同地质时期形成的断裂带，这也为地下水的循环提供了良好的通道，吸收地热能的水沿活动性断裂涌出地表而形成温泉。我国东南沿海地区，包括浙江、福建、广东及海南等地是形成温泉最密集的地区。
2地热水情况
依据平煤股份八矿物探结果，物探范围内，二水平西大巷底板正下方附近区域主要低阻异常区即富水区域位于140m～210m、330m～385m、505m～588m、690m～760m、815m～865m、1300m～1400m和1998m～2060m。实际疏放水量160m3/h，水位平均每年递减15m，到2018年二水平己二上山采区回采完毕时，己组煤承受水压将只有1．6MPa～1．8MPa。而后随着降落漏斗的进一步扩大和汇水面积的进一步增加，水位降低将逐步放缓，如按每年降低5m计算，到2031年寒灰水位可降至－610m～－590m，可以保持稳定、长时间地利用疏放出来的地下水，不仅可以确保八矿二水平己二上山采区的安全开采，还可以确保二水平己二上山采区和其他己组采区的安全开采。依据河南理工大学物探结果及疏水降压与生产的接替关系，八矿在富水区域施工了11个地热井。
3地热资源开发利用现状及存在的问题
地热资源分为直接利用和发电两种利用方式。中国地热产业处在起步阶段，资源开发利用程度低，地热资源的利用绝大部分以直接利用为主，例如供暖、温泉洗浴、旅游、水产养殖、温室种植等方面。据初步统计，目前我国每年开发的地热能只有年可利用量的5%。进一步开发利用和替代常规能源的潜力巨大。制约中国地热资源开发利用的发展面临着诸多仍未有效解决的问题：（1）全国地热勘查程度较低，探明的地热储量规模小、品质差，不能支撑规模化开发利用；（2）地热利用以温泉洗浴（尤其是广东地区）等直接利用为主，梯级利用示范项目较少，造成了大量地热能的浪费。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，环保意识淡薄，地热尾水大部分直接排放，造成环境污染；（3）可再生能源与建筑一体化利用技术需加强技术创新；（4）地热井成井的钻探技术装备水平和工艺方法需要进一步研究和提升，提高地热井的出水量和出水温度，满足不同地层条件下地热资源的有效开发利用。
4工程实施
（1）施工工程包括:输水井工程;井下泵房、水仓、变电所;井下钻场至热水仓管路铺设情况(管道均采取保温措施，加保温层)。（2）水泵及变电所安装:为实现井下热水利用系统排水自动化，设计有排水泵站综合自动化控制系统。在排水泵出口管路安装电动闸阀，总出水管路上安装压力与流量传感器。水仓设液位计连续测量水仓水位，作为自动调节的参考反馈量。排水泵站综合自动化控制系统采用防爆PLC控制，能根据井下水仓水位自动起停水泵，工作泵故障时，备用水泵自动投入。同时，该系统能通过通信接口与八矿现矿井综合自动化系统相连，以实现水泵运行参数上传和远程控制。地面设4个蓄水池，管道全线长1010m，全部采取保温措施。
5应用效果
(1)实施综合利用，减少井下降温投入。年节约资金120万元以上。(2)地面综合利用，减少其他投入。利用地热水产生的经济效益主要表现在节约锅炉用煤、节约煤灰渣排污费、节约用电、污水治理费用和节约工人工资等。每年可节约资金或增加收入430万元。(3)八矿地热水综合利用采用专用输水井无压输水方案，大大减少了热水向井下空气中散热，降低井下空气温度2℃左右，改善了井下职工作业环境。八矿地热水利用后，减少因燃煤排放的大量粉尘、SO2、CO、NO2、煤灰渣等污染物，可改善矿区周围的大气环境质量。另外，由于燃煤锅炉数量的减少，矿区的噪声污染状况也可得到改善。(4)地热水综合利用的实施，每年寒武系灰岩水位下降，从而使己组煤带压开采问题得以缓解，确保己组煤开采安全。
6地热资源开发利用前景
未来，中国地热研究将围绕大型中高温地热田的研究和开发而展开，我国北部区域有储量巨大且分布广泛的热储层，虽然现在的开发程度较低，但地热供暖对于降低北方煤炭消耗、保护环境有重要意义。我国西南地区有丰富的高温地热资源，但勘探开发成本一直较高，需要新的理论技术指导。另一方面，海洋地热能资源不亚于陆地。中国有1．8万千米海岸线，并且与环太平洋地热带相接，也是将来开发的一个重点。
结束语
综上所述,地热能源作为一种无污染可再生的新能源，其开发和利用引起了人们的广泛关注。深圳市作为沿海发达城市，实现节能减排、绿色发展目标，合理开发利用地热资源意义重大。地热井成井的钻探技术装备水平和工艺方法需要进一步研究和提升，提高地热井的出水量和出水温度，满足不同地层条件下地热资源的有效开发利用。
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论文作者:杨立场 杨立柱 李旭强
论文发表刊物:《城镇建设》2019年18期
论文发表时间:2019/10/31
标签：地热论文; 地热能论文; 资源论文; 井下论文; 开发利用论文; 热水论文; 水位论文; 《城镇建设》2019年18期论文;