廢棄煤礦壓縮空氣儲能地質安全穩定性分析

王 帥，蒲寶基，蹇軍強，宋立平，李瑞華，李 慶

(1.中煤能源研究院有限責任公司，陜西 西安 710054；2.中煤電力有限公司，北京 100120)

煤礦關閉或退出后，仍賦存著多種可利用資源，比如地下空間、水、煤及共伴生資源、土地等。隨著煤炭去產能政策的不斷推進，廢棄礦井的再利用是學術界關注的一大熱點話題[1-5]。壓縮空氣儲能作為一種清潔無污染的利用方式，近年來得到了廣泛關注[6-8]。

利用廢棄礦井進行壓縮空氣儲能不僅可以有效應對礦井退出后的經濟和社會問題，還可以削峰填谷、消納棄光棄風，為電網的穩定和風、光發電的健康發展提供關鍵支撐。此外，廢棄礦井的巨大地下空間可實現長時間、大功率的電力存儲和釋放，并且可節約投資和運營成本。

據估計，截止到2019年，若能利用全國已退役的30%的廢棄礦井的地下空間建設壓縮空氣儲能機組，每對礦井可利用地下5萬m3容積計算，儲能總裝機容量可達22500MW，相當于三峽電站的總裝機容量。

目前，諸多學者在壓縮空氣儲能熱力學特性分析[9-11]和地下硐室的受力穩定性進行過一些理論和數值模擬研究[12，，13]，但還未有針對具體煤礦的地質安全穩定性分析。基于上述研究現狀，提出了利用廢棄煤礦進行壓縮空氣儲能的安全穩定性要求，并針對具體礦井支護前后的井筒、巷道和硐室的安全穩定性進行了論證分析。

1 利用廢棄煤礦壓縮空氣儲能的原則

由于廢棄礦井地下空間的賦存情況各異，因此要利用廢棄礦井的地下空間進行壓縮空氣儲能，必須遵循一定的原則和要求：①推薦選取布置在巖巷里的地下空間作為存儲空間，嚴禁利用采空區和工作面巷道的空間；……