我国关闭矿井数量庞大，根据中国工程院重点咨询项目“我国煤炭资源高效回收及节能战略研究”预测：2020年，我国关闭矿井数量达到12000处，2030年将到达15000处。关闭矿井造成地下空间体量巨大，初步统计现有可利用地下空间长约100万km，体积可达156亿m³左右。

　　谢和平院士等人对我国煤矿井下储水蓄能发电能力进行了预测,研究表明,利用废旧煤矿和矿井水库的蓄能发电量约为2014年我国全年发电总量的1.5倍。

　　抽水蓄能电站已经成功运用了100多年，是目前可靠性最高、经济性最好、容量最大、技术最成熟的规模储能解决方案。与常规抽水蓄能电站工作原理相同，废弃矿井抽水蓄能电站是在蓄能时将电网过剩电力或风能、光能等电力驱动水泵将下水库的水抽至上水库，此时为耗能过程，在用电高峰时则将上水库的水通过发电机排到下水库，将水的势能转换为电能。不同的是，废弃矿井抽水蓄能电站的下水库由巷道、采空区等井下废弃空间构成。

　　利用废弃矿井地下空间作为抽水蓄能水库又不同于一般的抽水蓄能项目，基于可再生能源利用、废弃矿井资源再利用和废弃矿井综合治理的巨大现实需求，在把战略构想转化为实际工程之前，有许多基础性的科学问题需要解决，其中最为关键的两个科学问题：一是水文地质与水化学特征及水循环过程对选址的影响，二是废弃矿井地下空间岩体稳定性和密闭性对运行的影响。

　　废弃矿井抽水蓄能地下水库构建的关键因素

　　(1)水库库容

　　为保障一定的装机容量，地下储水库应具备足够大的可利用空间。地下水库特征库容是反映抽水蓄能能力最直观、最重要的指标。特征库容的大小取决于废弃矿井主井、副井、风井、大巷、水仓等可用性空间的布置特点及巷道网络的空间拓扑关系，并受地下水文条件、蓄水位、水循环频率、地下空间构成、围岩性质及其稳定性、改造措施等因素影响。但是，为防止泥沙淤积造成泵的堵塞抽水口不能设置在仓底，或由于压缩空气的存在导致水库并不能完全充满水，这部分库容定义为死水库容;另外，在矿井抽放水进行蓄能和释能的过程中，由于矿井涌水占据一定的空间并具有不确定性，实际的人工放水量远小于库容量，这部分库容定义为非确定性涌水库容。因此地下水库装机容量实际取决于有效库容，即由矿井在蓄能过程中可以释放的水量或地下水库人工补给量决定的，是特征库容扣除死水库容及非确定性涌水库容及其他无效库容后的库容。

　　(2)地下水循环

　　地下水库的构建需要防止两种情况发生，一是废弃地下空间源源不断地获得邻近采空区的补给造成地下水库无法腾空，使得上水库的水无法下放;二是地下空间腾空后，放下的水通过采空区裂隙流失而无法蓄积。这两种情况都是地下空间密闭性差造成的，因此需要探测井下尤其是矿区具有密闭性的采空区范围，对可能出现裂隙渗漏的区段采取封堵措施，达到密闭要求。

　　(三)地下水库围岩稳定性

　　围岩稳定是废弃矿井地下空间用作抽水蓄能水库的前提和决定性因素，保证着地下空间密闭性。废弃矿井原巷道的支护系统只考虑服务年限内满足矿山安全生产需求，废弃矿井巷道再利用时，尤其在井下抽水蓄能电站水库长期存放地下水的条件下，需要考虑巷道围岩的时效性，为废弃矿井地下水库围岩的长时稳定提供理论基础。另外，在抽水蓄能电站服务年限内，地下水库需要经受频繁充放水的影响，巷道的空间分布及转向、地下水库水沙过程等影响水库中水的运动和冲击力，对废弃矿井巷道而言，是一个多相(固、液)、多场(渗流场、应力场、损伤场)相互交叉作用的过程，会对围岩-支护体的稳定性产生破坏。一旦围岩体失稳，必然影响库容和水流通道。

　　(四)水质因素

　　水质既影响水环境，又影响设备的使用寿命甚至影响其能否正常运转，破坏地下水的循环，还影响围岩-支护体的稳定性。因此需要解决两方面的技术，一是矿井水品质实时全空间监测系统构建技术;二是矿井水污染预测与报警技术;三是矿井水污染防治技术。

来源：《废弃矿井抽水蓄能地下水库构建的基础问题探索》