本發(fā)明屬于深部礦產(chǎn)資源開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦床與地?zé)釁f(xié)同開采方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著淺部礦產(chǎn)資源的逐漸減少和枯竭，開發(fā)深部礦產(chǎn)資源是國家保證資源安全、擴(kuò)展經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展空間的重大需求。同時(shí)，深部礦產(chǎn)資源開發(fā)利用也符合《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》提出的“深空、深海、深藍(lán)和深地”四個(gè)領(lǐng)域的戰(zhàn)略要求。超大超深礦床開采技術(shù)是“深地”探索的重要領(lǐng)域，是向地球深部礦產(chǎn)資源進(jìn)軍必須解決的戰(zhàn)略科技問題，也是代表現(xiàn)代礦業(yè)科技發(fā)展的高端。深部礦產(chǎn)資源開采處于高地應(yīng)力、高地溫、高井深、高滲透壓等特殊環(huán)境，勢必給深部礦床開采帶來眾多科學(xué)技術(shù)難題，嚴(yán)重制約著礦山生產(chǎn)安全、效率和成本等。為此，突破超大超深礦床開采關(guān)鍵技術(shù)，提升深部礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用能力，對于“決戰(zhàn)深部”戰(zhàn)略至關(guān)重要。

超大超深的礦床開采將會使礦井下形成更多的采空區(qū)、引發(fā)的更多的地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境破壞和固體廢棄物排放，必將成為制約深部礦產(chǎn)資源可持續(xù)開發(fā)利用與礦業(yè)健康發(fā)展的重要因素。然而，要徹底緩解資源、能源、環(huán)境和安全的瓶頸制約，必須突破傳統(tǒng)采礦技術(shù)屏障，大力發(fā)展以清潔生產(chǎn)、資源高效開采和廢物循環(huán)利用為特征的綠色可持續(xù)資源開發(fā)模式—充填采礦技術(shù)，同時(shí)也是未來深部采礦方法發(fā)展的必然趨勢。

就金屬礦山來說，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界千米礦井?dāng)?shù)目已超過150座，其中，南非深井礦山最多有76座，同時(shí)也擁有世界最大采深近4800m，平均采深已超過2000m，采深變化范圍為1524m-4800m，以金礦為主；加拿大有30座超千米礦山，采深變化范圍為1524m-2499m，以金、銅-鎳、銅-鉛-鋅礦為主；我國有17座礦山采深超過千米，采深變化范圍為1000m-1600m，以金、有色金屬礦為主，其中夾皮溝金礦為我國典型的深井開采礦山；美國有11座超千米礦山，采深變化范圍為1600m-2438m，以金、銅、銀礦為主。

對于超大超深礦床開采，熱害現(xiàn)象尤為顯著。世界上有許多國家先后出現(xiàn)礦井熱害問題，如秘魯?shù)膭P薩帕爾卡銅鉛鋅銀礦，早在1937年就在-823米水平上打了一條32千米的疏干巷道，用以疏干礦體中的熱水，1967年巷道中涌出熱水，水溫高達(dá)68.98℃，巖石溫度為61.1℃。南非金礦礦井深度大部分超過2000米，southdeep金礦采深達(dá)2800m時(shí)，巖石溫度達(dá)75℃；mponeng金礦采深達(dá)4100米左右時(shí)，巖石溫度達(dá)66℃。日本是礦井熱害最多的國家，北海道的豐羽鉛鋅礦，巖石溫度69-130℃，其東南側(cè)的信濃礦體預(yù)計(jì)巖體溫度可達(dá)160℃，同時(shí)存在熱水和水蒸氣的地?zé)崃黧w；鹿兒島的菱刈金礦，水溫60℃。美國的孤山銅礦，巖石溫度60℃，水溫36-52℃。此外，在贊比亞、墨西哥、尼加拉瓜、前捷克斯洛伐克、俄羅斯及德國等國也都發(fā)現(xiàn)礦井熱害。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，在國外，南非西部礦井在深度3300m處氣溫達(dá)到50℃；日本豐羽鉛鋅礦由于受熱水影響，在深度500m處氣溫高達(dá)80℃。隨著礦井開采深度的增加，礦井內(nèi)的溫度將不斷加大。根據(jù)目前對地溫的認(rèn)識，開采深度每增加1km，地下的巖石溫度將上升25℃。據(jù)此推算，如果想要獲取10000m深處的礦產(chǎn)資源，人類將面對250℃的巖石溫度。在現(xiàn)在的技術(shù)條件下，這是人類不可能忍受的。

對于深部礦床開采，高井溫是導(dǎo)致熱害的罪魁禍?zhǔn)?。然而，高井溫對于地?zé)衢_發(fā)又是求之不得。地?zé)嶙鳛橐环N可再生清潔能源，從綠色開采角度來看，地?zé)嵋矊儆谏畈块_采的范疇。那么，能否可以實(shí)現(xiàn)深部礦產(chǎn)資源和地?zé)釁f(xié)同開采？假定可以借助深部礦產(chǎn)資源開采創(chuàng)造的開采系統(tǒng)，來開發(fā)地?zé)?，至少具有以下幾個(gè)優(yōu)勢：(1)已具備一定采深，無需從地表至采深段的鉆探工程，可為地?zé)衢_發(fā)節(jié)省成本；(2)深部空區(qū)以具備相當(dāng)規(guī)模，高溫的巖石為地?zé)衢_發(fā)提供源源不斷的免費(fèi)熱源；(3)深部開采具備完成的提升運(yùn)輸通路，以及完備的電力、給排水系統(tǒng)，為地?zé)衢_發(fā)過程中管路布設(shè)和動(dòng)力供應(yīng)提供保障；(4)對于一個(gè)既定礦山終究會開采完畢，廢棄的礦山可以作為一個(gè)地?zé)衢_發(fā)的工廠。

因此，探索實(shí)現(xiàn)深部礦產(chǎn)資源與地?zé)釁f(xié)同開采的技術(shù)很有必要，現(xiàn)有技術(shù)中還缺乏這樣的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種方法步驟新穎、實(shí)現(xiàn)方便、在資源回收和地?zé)衢_發(fā)的同時(shí)兼顧了高溫采場降溫、實(shí)用性強(qiáng)、推廣應(yīng)用價(jià)值高的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種礦床與地?zé)釁f(xié)同開采方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)充填開采工藝進(jìn)行礦塊的采準(zhǔn)、切割，形成天井、聯(lián)絡(luò)巷、階段運(yùn)輸巷道、豎井和回采空間；

步驟二、在地面進(jìn)行礦井地?zé)衢_采地面系統(tǒng)的施工，具體的施工過程為：在地面設(shè)置用于存儲冷換熱流體的集流體裝置和用于存儲熱換熱流體的蓄熱流體裝置，并在住宅/辦公區(qū)設(shè)置用于為住宅/辦公區(qū)供熱的冷熱交換器；在集流體裝置的流體入口處連接與冷熱交換器的冷換熱流體出口連接的冷換熱流體輸送管，在集流體裝置的流體出口處連接地面送流體管，在地面送流體管上連接送流體動(dòng)力泵，在蓄熱流體裝置的流體入口處連接地面回流體管，在蓄熱流體裝置的流體出口連接與冷熱交換器的熱流體入口連接的熱換熱流體輸送管，在熱換熱流體輸送管上連接熱換熱流體輸送動(dòng)力泵；

步驟三、進(jìn)行第一分層回采，并在地下進(jìn)行礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)的施工，具體的施工過程為：在豎井內(nèi)鋪設(shè)豎井立管，在階段運(yùn)輸巷道內(nèi)鋪設(shè)巷道橫管，并在與天井連接處設(shè)置巷道橫管預(yù)留接口，在天井中鋪設(shè)天井立管，同時(shí)在每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)設(shè)置天井立管預(yù)留接口；其中，所述豎井立管包括豎井送流體立管和豎井回流體立管，所述巷道橫管包括巷道送流體橫管和巷道回流體橫管，所述天井立管包括天井送流體立管和天井回流體立管，所述豎井送流體立管與地面送流體管連接，所述豎井回流體立管與地面回流體管連接，所述巷道送流體橫管與豎井送流體立管和天井送流體立管均連接，所述巷道回流體橫管與豎井回流體立管和天井回流體立管均連接；

步驟四、進(jìn)行第一分層充填，充填時(shí)相變蓄熱材料和采熱管分層交替設(shè)置，并設(shè)置溜井和硬化頂，形成采熱充填體，具體過程為：

步驟401、在采空區(qū)安裝溜井模具，并設(shè)定充填時(shí)的相變蓄熱材料充填層數(shù)和采熱管的層數(shù)；

步驟402、輸入相變蓄熱材料進(jìn)行充填，至需要設(shè)置采熱管的高度后，在相變蓄熱材料上鋪設(shè)作業(yè)平板，鋪設(shè)采熱管，采熱管鋪設(shè)完成后撤掉作業(yè)平板，并將采熱管與天井立管預(yù)留接口連接；

步驟403、重復(fù)步驟402，直至相變蓄熱材料充填層數(shù)和采熱管的層數(shù)達(dá)到了步驟401設(shè)定的值；

步驟404、輸入硬化材料進(jìn)行充填，形成硬化頂；

步驟五、從第一分層以上部分從下到上依次進(jìn)行各分層的開采、回采和充填，且在各分層回采時(shí)，均按照步驟三的施工過程進(jìn)行礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)的施工，在各分層充填時(shí)，均按照步驟四的方法進(jìn)行充填，直至向上到階段運(yùn)輸巷道；

步驟五中在完成第n分層的開采、回采和充填后，啟動(dòng)送流體動(dòng)力泵和熱換熱流體輸送動(dòng)力泵，在送流體動(dòng)力泵的作用下，集流體裝置內(nèi)的冷換熱流體經(jīng)過地面送流體管進(jìn)入豎井送流體立管，再進(jìn)入巷道送流體橫管，分送到每個(gè)天井送流體立管，然后送到與天井送流體立管連接的采熱管中，冷換熱流體在流過采熱管時(shí)吸收相變蓄熱材料積蓄的地?zé)岫蔀闊釗Q熱流體，然后進(jìn)入天井回流體立管，經(jīng)過巷道回流體橫管和豎井回流體立管到達(dá)地面回流體管，匯入蓄熱流體裝置存儲，完成礦井地?zé)岬拈_采，蓄熱流體裝置內(nèi)的熱換熱流體再在熱換熱流體輸送動(dòng)力泵的作用下，經(jīng)過熱換熱流體輸送管通往冷熱交換器進(jìn)行利用；其中，n的取值為大于等于1的自然數(shù)。

上述的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采方法，其特征在于：步驟二中所述換熱流體為水或有機(jī)工質(zhì)。

上述的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采方法，其特征在于：步驟二中所述換熱流體為水，所述冷換熱流體輸送管為冷水輸送管；所述集流體裝置為集水箱或集水池，所述蓄熱流體裝置為蓄熱水箱或蓄熱水池。

上述的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采方法，其特征在于：步驟二中還在蓄熱流體裝置的流體出口連接發(fā)電機(jī)組。

上述的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采方法，其特征在于：步驟四中各層的采熱管均鋪設(shè)成蛇形。

本發(fā)明還提供了一種設(shè)計(jì)新穎合理、實(shí)現(xiàn)方便、在資源回收和地?zé)衢_發(fā)的同時(shí)兼顧了高溫采場降溫、實(shí)用性強(qiáng)、推廣應(yīng)用價(jià)值高的實(shí)現(xiàn)上述方法的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采系統(tǒng)，其特征在于：包括礦井地?zé)衢_采地面系統(tǒng)和礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)，所述礦井地?zé)衢_采地面系統(tǒng)包括設(shè)置在地面上的用于存儲冷換熱流體的集流體裝置和用于存儲熱換熱流體的蓄熱流體裝置，以及設(shè)置在住宅/辦公區(qū)用于為住宅/辦公區(qū)供熱的冷熱交換器；所述集流體裝置的流體入口處連接有與冷熱交換器的冷換熱流體出口連接的冷換熱流體輸送管，所述集流體裝置的流體出口處連接有地面送流體管，所述地面送流體管上連接有送流體動(dòng)力泵，所述蓄熱流體裝置的流體入口處連接有地面回流體管，所述蓄熱流體裝置的流體出口連接有與冷熱交換器的熱換熱流體入口連接的熱換熱流體輸送管，所述熱換熱流體輸送管上連接有熱換熱流體輸送動(dòng)力泵；所述礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)包括進(jìn)行各分層回采時(shí)鋪設(shè)在豎井內(nèi)的豎井立管、鋪設(shè)在階段運(yùn)輸巷道內(nèi)的巷道橫管和鋪設(shè)在天井內(nèi)的天井立管，以及進(jìn)行各分層充填時(shí)形成的采熱充填體；所述巷道橫管上與天井連接處設(shè)置有巷道橫管預(yù)留接口，每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)均設(shè)置天井立管預(yù)留接口，所述豎井立管包括豎井送流體立管和豎井回流體立管，所述巷道橫管包括巷道送流體橫管和巷道回流體橫管，所述天井立管包括天井送流體立管和天井回流體立管，所述豎井送流體立管與地面送流體管連接，所述豎井回流體立管與地面回流體管連接，所述巷道送流體橫管與豎井送流體立管和天井送流體立管均連接，所述巷道回流體橫管與豎井回流體立管和天井回流體立管均連接；所述采熱充填體包括分層交替設(shè)置的相變蓄熱材料和采熱管，以及設(shè)置在頂部的硬化頂和設(shè)置在相變蓄熱材料上的溜井。

上述的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采系統(tǒng)，其特征在于：所述換熱流體為水或有機(jī)工質(zhì)。

上述的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采系統(tǒng)，其特征在于：所述換熱流體為水，所述冷換熱流體輸送管為冷水輸送管；所述集流體裝置為集水箱或集水池，所述蓄熱流體裝置為蓄熱水箱或蓄熱水池。

上述的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采系統(tǒng)，其特征在于：所述蓄熱流體裝置的流體出口上連接有發(fā)電機(jī)組。

上述的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采系統(tǒng)，其特征在于：各層的采熱管均鋪設(shè)成蛇形。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采方法，用充填采礦法實(shí)現(xiàn)地下礦床的回采，再通過構(gòu)建礦井地?zé)衢_采地面系統(tǒng)和礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地?zé)衢_采，方法步驟新穎，實(shí)現(xiàn)方便。

2、本發(fā)明在資源回收和地?zé)衢_發(fā)的同時(shí)，兼顧了高溫采場降溫，功能完備。

3、本發(fā)明礦床與地?zé)釁f(xié)同開采系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎合理，實(shí)現(xiàn)方便。

4、本發(fā)明能夠?yàn)榈V山帶來額外的能量及經(jīng)濟(jì)來源，并且可以延續(xù)礦山的生命周期。

5、本發(fā)明的實(shí)用性強(qiáng)，推廣應(yīng)用價(jià)值高。

綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎合理，實(shí)現(xiàn)方便，在資源回收和地?zé)衢_發(fā)的同時(shí)，兼顧了高溫采場降溫，實(shí)用性強(qiáng)，推廣應(yīng)用價(jià)值高。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明礦床與地?zé)釁f(xié)同開采系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明采熱充填體的立體圖。

圖3為圖2的主視圖。

圖4為圖3的a-a剖視圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—天井；2—聯(lián)絡(luò)巷；3—階段運(yùn)輸巷道；

4—豎井；6-1—豎井送流體立管；6-2—豎井回流體立管；

7-1—巷道送流體橫管；7-2—巷道回流體橫管；8-1—天井送流體立管；

8-2—天井回流體立管；10—集流體裝置；11—蓄熱流體裝置；

12—地面送流體管；13—送流體動(dòng)力泵；14—地面回流體管；

15—冷熱交換器；16—住宅/辦公區(qū)；17—熱換熱流體輸送動(dòng)力泵；

18—熱換熱流體輸送管；19—冷換熱流體輸送管；

21—采熱充填體；21-1—相變蓄熱材料；21-2—采熱管；

21-3—溜井；21-4—硬化頂；22—巷道橫管預(yù)留接口；

23—天井立管預(yù)留接口；24—發(fā)電機(jī)組；25—圍巖；

26—土壤層；27—礦床。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采方法，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)充填開采工藝進(jìn)行礦塊的采準(zhǔn)、切割，形成天井1、聯(lián)絡(luò)巷2、階段運(yùn)輸巷道3、豎井4和回采空間；

步驟二、在地面進(jìn)行礦井地?zé)衢_采地面系統(tǒng)的施工，具體的施工過程為：在地面設(shè)置用于存儲冷換熱流體的集流體裝置10和用于存儲熱換熱流體的蓄熱流體裝置11，并在住宅/辦公區(qū)16設(shè)置用于為住宅/辦公區(qū)16供熱的冷熱交換器15；在集流體裝置10的流體入口處連接與冷熱交換器15的冷換熱流體出口連接的冷換熱流體輸送管19，在集流體裝置10的流體出口處連接地面送流體管12，在地面送流體管12上連接送流體動(dòng)力泵13，在蓄熱流體裝置11的流體入口處連接地面回流體管14，在蓄熱流體裝置11的流體出口連接與冷熱交換器15的熱流體入口連接的熱換熱流體輸送管18，在熱換熱流體輸送管18上連接熱換熱流體輸送動(dòng)力泵17；

步驟三、進(jìn)行第一分層回采，并在地下進(jìn)行礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)的施工，具體的施工過程為：在豎井4內(nèi)鋪設(shè)豎井立管，在階段運(yùn)輸巷道3內(nèi)鋪設(shè)巷道橫管，并在與天井1連接處設(shè)置巷道橫管預(yù)留接口22，在天井1中鋪設(shè)天井立管，同時(shí)在每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷2內(nèi)設(shè)置天井立管預(yù)留接口23；其中，所述豎井立管包括豎井送流體立管6-1和豎井回流體立管6-2，所述巷道橫管包括巷道送流體橫管7-1和巷道回流體橫管7-2，所述天井立管包括天井送流體立管8-1和天井回流體立管8-2，所述豎井送流體立管6-1與地面送流體管12連接，所述豎井回流體立管6-2與地面回流體管14連接，所述巷道送流體橫管7-1與豎井送流體立管6-1和天井送流體立管8-1均連接，所述巷道回流體橫管7-2與豎井回流體立管6-2和天井回流體立管8-2均連接；礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)借助礦井已有工程(豎井4、階段運(yùn)輸巷道3、天井1等)鋪設(shè)連接管道；巷道橫管預(yù)留接口22用于在設(shè)置其他天井時(shí)，實(shí)現(xiàn)巷道送流體橫管與天井送流體立管，以及巷道回流體橫管與天井回流體立管的連接；

步驟四、進(jìn)行第一分層充填，結(jié)合圖2、圖3和圖4，充填時(shí)相變蓄熱材料21-1和采熱管21-2分層交替設(shè)置，并設(shè)置溜井21-3和硬化頂21-4，形成采熱充填體21，具體過程為：

步驟401、在采空區(qū)安裝溜井21-3模具，并設(shè)定充填時(shí)的相變蓄熱材料21-1充填層數(shù)和采熱管21-2的層數(shù)；具體實(shí)施時(shí)，設(shè)定充填時(shí)的相變蓄熱材料21-1充填層數(shù)和采熱管21-2的層數(shù)是根據(jù)分層的高度確定的，先根據(jù)分層的高度確定出采熱管21-2的層間距離和每層相變蓄熱材料21-1的高度，然后就能確定出相變蓄熱材料21-1充填層數(shù)和采熱管21-2的層數(shù)；

步驟402、輸入相變蓄熱材料21-1進(jìn)行充填，至需要設(shè)置采熱管21-2的高度后，在相變蓄熱材料21-1上鋪設(shè)作業(yè)平板，鋪設(shè)采熱管21-2，采熱管21-2鋪設(shè)完成后撤掉作業(yè)平板，并將采熱管21-2與天井立管預(yù)留接口23連接；

步驟403、重復(fù)步驟402，直至相變蓄熱材料21-1充填層數(shù)和采熱管21-2的層數(shù)達(dá)到了步驟401設(shè)定的值；

步驟404、輸入硬化材料進(jìn)行充填，形成硬化頂21-4；具體實(shí)施時(shí)，當(dāng)相變蓄熱材料21-1的硬度和強(qiáng)度能夠達(dá)到采礦設(shè)備行走要求時(shí)，也可以不設(shè)置硬化頂21-4。

步驟五、從第一分層以上部分從下到上依次進(jìn)行各分層的開采、回采和充填，且在各分層回采時(shí)，均按照步驟三的施工過程進(jìn)行礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)的施工，在各分層充填時(shí)，均按照步驟四的方法進(jìn)行充填，直至向上到階段運(yùn)輸巷道3；即在完成第一分層的開采、回采和充填后，進(jìn)行第一分層上部第二分層的開采、回采和充填，且在進(jìn)行第二分層的回采時(shí)，按照步驟三的施工過程進(jìn)行礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)的施工，在進(jìn)行第二分層的充填時(shí)，按照步驟四的方法進(jìn)行充填；以此類推，在完成第二分層的開采、回采和充填后，進(jìn)行第二分層上部第三分層的開采、回采和充填，且在進(jìn)行第三分層的回采時(shí)，按照步驟三的施工過程進(jìn)行礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)的施工，在進(jìn)行第三分層的充填時(shí)，按照步驟四的方法進(jìn)行充填；直至向上到階段運(yùn)輸巷道3。隨著礦石開采的推進(jìn)，礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)不斷擴(kuò)充，逐漸形成規(guī)模，整個(gè)礦山完成開采后，由礦井地?zé)衢_采地上系統(tǒng)和礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)構(gòu)成的終態(tài)規(guī)模的礦井地?zé)衢_采系統(tǒng)形成。

步驟五中在完成第n分層的開采、回采和充填后，啟動(dòng)送流體動(dòng)力泵13和熱換熱流體輸送動(dòng)力泵17，在送流體動(dòng)力泵13的作用下，集流體裝置10內(nèi)的冷換熱流體經(jīng)過地面送流體管12進(jìn)入豎井送流體立管6-1，再進(jìn)入巷道送流體橫管7-1，分送到每個(gè)天井送流體立管8-1，然后送到與天井送流體立管8-1連接的采熱管21-2中，冷換熱流體在流過采熱管21-2時(shí)吸收相變蓄熱材料21-1積蓄的地?zé)岫蔀闊釗Q熱流體，然后進(jìn)入天井回流體立管8-2，經(jīng)過巷道回流體橫管7-2和豎井回流體立管6-2到達(dá)地面回流體管14，匯入蓄熱流體裝置11存儲，完成礦井地?zé)岬拈_采，蓄熱流體裝置11內(nèi)的熱換熱流體再在熱換熱流體輸送動(dòng)力泵17的作用下，經(jīng)過熱換熱流體輸送管18通往冷熱交換器15進(jìn)行利用；其中，n的取值為大于等于1的自然數(shù)。取n的值為大于等于1的自然數(shù)，是為了隨著礦石開采的推進(jìn)，使礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)形成一定的規(guī)模，而具備了開采礦井地?zé)岬哪芰?，從而?shí)現(xiàn)礦床與地?zé)釁f(xié)同開采。相變蓄熱材料21-1能夠從圍巖25中不斷吸收熱量并存儲。具體實(shí)施時(shí)，在住宅/辦公區(qū)16的地?zé)崂梅绞接校旱責(zé)峁┡?、地?zé)釡厥摇⒌責(zé)峁I(yè)利用、地?zé)崴a(chǎn)養(yǎng)殖、地?zé)崴熀偷責(zé)岱趸取?/p>

本實(shí)施例中，步驟二中所述換熱流體為水或有機(jī)工質(zhì)。

本實(shí)施例中，步驟二中所述換熱流體為水，所述冷換熱流體輸送管19為冷水輸送管；所述集流體裝置10為集水箱或集水池，所述蓄熱流體裝置11為蓄熱水箱或蓄熱水池。

本實(shí)施例中，步驟二中還在蓄熱流體裝置11的流體出口連接發(fā)電機(jī)組24。具體實(shí)施時(shí)，蓄熱流體裝置11設(shè)置有多個(gè)流體出口，其中一個(gè)連接熱換熱流體輸送管18，另一個(gè)連接發(fā)電機(jī)組24，還可以有預(yù)留接口用于連接其他可以利用熱量的設(shè)備。冷換熱流體在流過采熱管21-2時(shí)吸收相變蓄熱材料21-1積蓄的地?zé)岫蔀闊釗Q熱流體，然后進(jìn)入天井回流體立管8-2，經(jīng)過巷道回流體橫管7-2和豎井回流體立管6-2到達(dá)地面回流體管14，匯入蓄熱流體裝置11存儲，還能進(jìn)入發(fā)電機(jī)組24進(jìn)行發(fā)電。地?zé)岚l(fā)電是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，首先將地?zé)徂D(zhuǎn)換成機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

本實(shí)施例中，步驟四中各層的采熱管21-2均鋪設(shè)成蛇形。具體實(shí)施時(shí)，根據(jù)各分層的寬度確定各層中采熱管21-2鋪設(shè)時(shí)的管間距。

本發(fā)明的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采系統(tǒng)，包括礦井地?zé)衢_采地面系統(tǒng)和礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)，所述礦井地?zé)衢_采地面系統(tǒng)包括設(shè)置在地面上的用于存儲冷換熱流體的集流體裝置10和用于存儲熱換熱流體的蓄熱流體裝置11，以及設(shè)置在住宅/辦公區(qū)16用于為住宅/辦公區(qū)16供熱的冷熱交換器15；所述集流體裝置10的流體入口處連接有與冷熱交換器15的冷換熱流體出口連接的冷換熱流體輸送管19，所述集流體裝置10的流體出口處連接有地面送流體管12，所述地面送流體管12上連接有送流體動(dòng)力泵13，所述蓄熱流體裝置11的流體入口處連接有地面回流體管14，所述蓄熱流體裝置11的流體出口連接有與冷熱交換器15的熱換熱流體入口連接的熱換熱流體輸送管18，所述熱換熱流體輸送管18上連接有熱換熱流體輸送動(dòng)力泵17；所述礦井地?zé)衢_采地下系統(tǒng)包括進(jìn)行各分層回采時(shí)鋪設(shè)在豎井4內(nèi)的豎井立管、鋪設(shè)在階段運(yùn)輸巷道3內(nèi)的巷道橫管和鋪設(shè)在天井1內(nèi)的天井立管，以及進(jìn)行各分層充填時(shí)形成的采熱充填體21；所述巷道橫管上與天井1連接處設(shè)置有巷道橫管預(yù)留接口22，每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷2內(nèi)均設(shè)置天井立管預(yù)留接口23，所述豎井立管包括豎井送流體立管6-1和豎井回流體立管6-2，所述巷道橫管包括巷道送流體橫管7-1和巷道回流體橫管7-2，所述天井立管包括天井送流體立管8-1和天井回流體立管8-2，所述豎井送流體立管6-1與地面送流體管12連接，所述豎井回流體立管6-2與地面回流體管14連接，所述巷道送流體橫管7-1與豎井送流體立管6-1和天井送流體立管8-1均連接，所述巷道回流體橫管7-2與豎井回流體立管6-2和天井回流體立管8-2均連接；所述采熱充填體21包括分層交替設(shè)置的相變蓄熱材料21-1和采熱管21-2，以及設(shè)置在頂部的硬化頂21-4和設(shè)置在相變蓄熱材料21-1上的溜井21-3。

本實(shí)施例中，所述換熱流體為水或有機(jī)工質(zhì)。

本實(shí)施例中，所述換熱流體為水，所述冷換熱流體輸送管19為冷水輸送管；所述集流體裝置10為集水箱或集水池，所述蓄熱流體裝置11為蓄熱水箱或蓄熱水池。

本實(shí)施例中，所述蓄熱流體裝置11的流體出口上連接有發(fā)電機(jī)組24。具體實(shí)施時(shí)，當(dāng)換熱流體采用有機(jī)工質(zhì)時(shí)，發(fā)電機(jī)組24采用有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電機(jī)組。

本實(shí)施例中，各層的采熱管21-2均鋪設(shè)成蛇形。

綜上所述，本發(fā)明以實(shí)現(xiàn)深部礦產(chǎn)資源與地?zé)釁f(xié)同開采為著眼點(diǎn)，并結(jié)合充填采礦工藝，采用相變蓄熱材料進(jìn)行充填，并以相變蓄熱材料為蓄熱載體，在資源回收和地?zé)衢_發(fā)的同時(shí)，兼顧了高溫采場降溫；在高溫深井下，以實(shí)現(xiàn)礦床和地?zé)嵬瑫r(shí)開采的目的，構(gòu)建了基于相變蓄熱材料充填體的礦床與地?zé)釁f(xié)同開采模式，用充填采礦法實(shí)現(xiàn)地下礦床的回采，同時(shí)以形成采熱充填體作為蓄熱載體，完成地?zé)衢_采。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。