煤炭“井工厂”流态化开采机理及建井技术研究项目为中国 重点科研项目,由采矿技术研究所承担。
根据我国煤矿开采现状,井下目前尚未实现无人化开采,而且一般煤矿开采时往往面临水、火、矿压、瓦斯等一般灾害的威胁,部分矿井还面临冲击地压、煤与瓦斯突出、地热等重大灾害。在目前“双碳”背景下,煤矿如能通过一系列物理、化学方法将固态煤炭资源进行原位液化、气化,便可以在井下无人的情况下减少碳排放,同时避免传统开发带来的各类灾害,从而实现煤炭资源的绿色安全高效开发。煤炭原位流态化开采技术实质是只提取煤中含能组分,变物理采煤为化学采煤。与现有煤炭开发利用技术相比,煤炭原位流态化开采技术在深部煤、劣质煤(褐煤、高硫煤等)等难采资源的开发利用上具有明显优势。
本项目以煤炭流态化开采理念为指引,探索煤炭地下气化、热解等多种流态化开采模式下煤炭固态资源转化为流态物质的物理和化学机制,研究不同模式流态化过程中煤炭固体与液体、气体之间的相互作用和转化规律;建立应力、温度、渗流等多种作用机制的多场耦合模型,研究这些多场耦合作用对煤炭流态化开采过程的影响和调控方法;运用模型驱动与实验研究优势互补的研究方法,重点研究井下煤炭资源的原位耦合绿氢制甲烷、射频加热等转化技术,探索不同转化技术的适用条件和优化方案;创新建立结合“井工厂”生产模式的煤炭原位流态化开采新方法及建井新技术,并基于研究成果开展工程示范应用。从而有望彻底颠覆现有煤炭开发利用方式,实现煤基能源的革命性发展。