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　“在深部開采過程中，如果采用熱交換技術(shù)對巖層中地?zé)豳Y源開發(fā)利用，將深井采礦和深部地?zé)衢_發(fā)相結(jié)合，就能大幅度抵消降溫成本，從而為采礦深井降溫找到一條具有顛覆性的經(jīng)濟(jì)有效技術(shù)途徑。”11月8日，在南京召開的2018全國綠色智能礦山建設(shè)高層論壇上，中國工程院院士蔡美峰提出了這一觀點(diǎn)。他表示，要解決深部開采面臨的高溫環(huán)境難題，熱交換技術(shù)是一個(gè)主動(dòng)式降溫技術(shù)方向。

　　目前，中國是世界上采礦量最大的國家之一。但經(jīng)過多年開發(fā)，我國的淺部礦產(chǎn)資源逐年減少或枯竭。因此，深部開采成為我國金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)面臨的迫切問題，也是保證我國金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)與供給的主要途徑。“我們必須把5000米開采深度作為深部開采戰(zhàn)略研究的目標(biāo)。”蔡美峰說。

　　但深部開采面臨一個(gè)主要難題，即深井高溫環(huán)境。據(jù)了解，巖層溫度隨深度以3攝氏度/100米的梯度增加，深井高溫環(huán)境嚴(yán)重影響工人勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備作業(yè)效率。

　　蔡美峰認(rèn)為，現(xiàn)有降溫技術(shù)是被動(dòng)式降溫技術(shù)。為了高效解決深井降溫問題，必須發(fā)展主動(dòng)式降溫技術(shù)。其中，最主要的一個(gè)方向就是深井地?zé)衢_發(fā)技術(shù)。據(jù)介紹，地?zé)崮艿慕^大部分賦存在3000米至1萬米深層的干熱巖（沒有水或蒸汽的熱巖石，溫度范圍150攝氏度至650攝氏度）中。據(jù)國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目“干熱巖地?zé)岬刭|(zhì)資源評價(jià)與開發(fā)技術(shù)研究”估算，我國干熱巖地?zé)崮苜Y源量為2.5×1025焦耳，合860萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按2％的可開采資源量計(jì)算，相當(dāng)于我國2015年能源消耗總量的4000倍。“也就是說，如果開發(fā)出來地?zé)崮埽�我國能�?000年。”蔡美峰說。

　　美國、英國、法國等國家在40多年前就開始研究增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)，即采用石油勘探鉆孔方法向深部地層打鉆孔，從鉆孔底部通過水壓致裂在熱干巖體中形成人工地?zé)醿�層，從而采出熱能。但深部高地�?yīng)力給這套系統(tǒng)的建造帶來不可克服的困難。因?yàn)樗畨褐铝研纬傻牧芽p在高地應(yīng)力作用下往往又閉合，裂隙間不連通或形成短路，無法形成足夠體積的熱儲。盡管西方國家近50年來不斷試驗(yàn)和研究，但實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的實(shí)用技術(shù)沒有取得任何突破性進(jìn)展。

　　對此，蔡美峰提出，采用采礦的方法，從地表向深地打豎井，在豎井下部打出多水平3600分布的水平巷道，與增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的小口徑鉆孔和孔底水壓致裂相比，可有效地大規(guī)模地提高熱儲建造能力，成百上千倍地增加熱交換面積和地?zé)彷斔偷牧考墸瑸榇笠?guī)模地?zé)衢_發(fā)創(chuàng)造條件。

　　深部開采本身就需要向深部打豎井和一系列巷道，它們就為地?zé)衢_采提供了必須的通道，省去了為采地?zé)岽驅(qū)Ｓ秘Q井、巷道的費(fèi)用，從而大大降低地?zé)衢_發(fā)成本。

　　而地?zé)岬拈_發(fā)，將從地下采礦空間抽取的熱量轉(zhuǎn)換成其它的形式輸送利用，就為地下采礦環(huán)境降溫創(chuàng)造了條件，從而大大降低了專門為采礦降溫花費(fèi)的成本。

　　同時(shí)，蔡美峰指出，深井采礦和深部地?zé)衢_發(fā)相結(jié)合還具有戰(zhàn)略意義。化石能源時(shí)代很快就會(huì)過去，水電、太陽能、風(fēng)能等可再生能源可為人類提供的能源將極其有限，難以替代化石能源的空缺，核能的大規(guī)模使用也會(huì)受到各種限制。因此，開發(fā)深部的巨大地?zé)豳Y源，將是解決人類未來長期能源需求的正確方向。

　　此外，就目前的采礦技術(shù)和開采成本而言，在地下3000米以下進(jìn)行礦產(chǎn)資源開發(fā)并不是非常經(jīng)濟(jì)的做法，降溫成本太高是主要問題。將深部礦產(chǎn)資源開發(fā)和深部地?zé)衢_發(fā)相結(jié)合，就為二者的有效實(shí)施、降低成本創(chuàng)造了條件，實(shí)現(xiàn)資源和能源開發(fā)的雙贏，也為解決深部采礦的經(jīng)濟(jì)性問題開辟了有效途徑。

　　由于淺部礦產(chǎn)資源的逐年減少或枯竭，深部開采將是全世界面臨的普遍問題。“誰解決了深部開采的經(jīng)濟(jì)性問題，誰就將在深部開采方面搶得先機(jī)，成為未來的采礦強(qiáng)國。”蔡美峰指出，深部采礦和深部地?zé)衢_發(fā)的有機(jī)結(jié)合，將為我國成為未來的采礦強(qiáng)國作出貢獻(xiàn)。