铁法矿区煤层气开发地面钻孔技术

铁法矿务局地面垂直钻孔抽取采空区瓦斯，为联合国UNDP资助中国煤层气资源开发项目之一，由我局钻探队完成三个孔1602．22m，并入居住区瓦斯利用系统。产气量6～17m^3／min，浓度48～100％，其经济效益、社会效益和安全生产方面都有显著提高和改善。地面垂直钻孔的设计、设备选型及施工等钻井技术的实践验证，对低透气性煤层抽取采空区瓦斯，总结出一条新的经验。     

铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群卸压煤层气抽采钻孔布置

基于铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群地质及开采技术条件,采用物理模拟方法系统分析了煤层群不同开采顺序时采动裂隙演化特征,运用CFD（Computational Fluid Dynamics）Fluent分析了U型负压通风条件下采空区瓦斯流动规律,总结了铁法矿区卸压煤层气抽采钻孔布置原则。研究结果表明：回采巷道内侧约在工作面倾斜长度的1/3处为采动裂隙发育区、距回风巷30~80 m范围为高浓度瓦斯富集区。铁法矿区煤层气抽采钻孔布置的原则为：垂直方向上钻孔终孔位置布置在断裂带下1/3处、地面钻井的合理间距不小于100~150 m、沿工作面倾斜方向靠回风巷（1/3~1/2）工作面斜长范围为最佳的钻孔位置。     

低透气性复合煤层群开采矿区的瓦斯综合治理与开发

本文介绍了高瓦斯、低透气性、复合煤层群开采矿区的瓦斯综合治理与开发，指出只要从安全、资源、环保的角度出发，在现场管理中给予高度重视，通过采用先进的地面原始煤层压裂井技术、地面垂直采空区钻井技术、灵活多变的井下抽采技术等多种方式，煤矿掘进工作面、采煤工作面的瓦斯是可以控制的，同时煤矿瓦斯也是可以得到有效的综合开发利用的。     

佚法矿区茉空区煤层号开发技市

铁法矿区为我国大型矿区之一，煤炭储量大，煤层气资源丰富。铁法矿区由于多煤层开采，采空区瓦斯(煤层气)较大，一般占整个工作面的50％～60％。因此，铁法矿区把开发煤层气的重点放在采空区上，采用采空区斜交钻孔法、走向顶板巷道法、顶板水平长钻孔法等瓦斯抽取技术开发煤层气，取得了较好的效果。目前，在煤炭部和联合国开发计划署的支持下，该矿区同美国资源公司一起正在试验采用走向定向水平长钻孔和地面垂直采空区钻孔开发采空区煤层气技术。本文详细介绍了铁法矿区采用上述采空区煤层气开发技术取得的效果和经验。     

铁法矿区井下瓦斯抽采与地面煤层气开发

本文介绍了铁法矿区概况,论述了铁法矿区井下瓦斯抽采、地面煤层气开发的主要技术方法;指出高瓦斯、低透气性、复合煤层群开采矿区,只要抓住瓦斯赋存规律、涌出特点,采用灵活多变的技术方法是可以实现高效瓦斯抽采与地面煤层气开发。     

地面重直钻孔抽取采空区瓦斯的应用

铁法矿务局在美国REI公司的配合下，已完成了大兴矿采空区地面垂直钻井的钻进任务和建立地面甲境抽放利用系统及数据采集装置，并初步抽取了采空区的煤层气，本文重点介绍大兴矿N405工作面，从地面垂直钻孔抽取甲烷的设计、施工井以及第一阶段的测试情况，以及并入矿区煤层气利用系统的概况。     

地面钻井抽采瓦斯技术的发展方向

瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要矛盾，采用地面钻井抽采瓦斯，是瓦斯治理和煤层气开发的一种有效手段。淮南矿区在松软低透气性的煤层赋存条件下，通过瓦斯治理与采矿技术相结合，通过多年实践，基本明确了地面钻井抽采瓦斯技术的发展方向，其有关成熟做法对地质条件类似的矿区具有借鉴意义。     

地面钻井抽采瓦斯技术的发展方向

地面钻井抽采瓦斯是瓦斯治理和煤层气开发的一种有效手段。淮南矿区在松软低透气性的煤层赋存条件下,通过瓦斯治理与采矿技术相结合,经多年实践,探索出了地面钻井抽采瓦斯技术的发展方向,其有关成熟做法对类似地质条件的矿区具有借鉴意义。     

穿越采空区氮气钻井工艺应用研究

以寺河矿区穿越采空区氮气钻井试验为背景,通过分析煤层取心测试数据,指出钻井穿越3号煤层采空区抽采9+15号煤层瓦斯的必要性。利用"三带"理论明确了3号煤层采空区顶板以上74.4m及底板以下22.73m为钻井漏失带,采用氮气钻井穿越该层段有助于安全高效施工;优化了穿越采空区氮气钻井的三开井身结构;根据穿越采空区氮气钻井工艺需要,配套设计了地面钻井工艺流程。氮气钻井工艺在寺河矿区试验的成功,证明该工艺的可行性,对穿越采空区钻井技术的研究和推广应用具有重要的指导意义。     

地面垂直钻孔抽取采空区瓦斯的应用

铁法矿务局在美国REI公司的配合下,已完成了大兴矿采空区地面垂直钻井的钻进任务和建立地面甲烷抽放利用系统及数据采集装置,并初步抽取了采空区的煤层气。本文重点介绍大兴矿N_1405工作面,从地面垂直钻孔抽取甲烷的设计、施工井以及第一阶段的测试情况,以及并入矿区煤层气利用系统的概况。     

留巷钻孔法煤与瓦斯共采技术

针对深井高地应力、高瓦斯含量、低渗透率煤层群开采效率低和深部开采面临的安全技术问题难以突破的现状,提出煤与瓦斯共采新思路、新方法.揭示了采动影响区内顶板岩层裂隙的动态演化及采空区侧“竖向裂隙发育区”的形成规律、Y型通风方式下采空区的空气压力场分布和卸压瓦斯的流动规律,建立了留巷钻孔法替代巷道钻孔法抽采卸压瓦斯的煤与瓦斯共采的新理论、新方法.     

煤层气完井方式和增产措施的优选分析

在借鉴国外煤层气开发的经验及分析国外工程技术特点的基础上,利用数值模拟方法,建立了基于渗透率量化分级的完井和增产措施优选准则。通过对数值模拟计算的累积产气量分析,将煤层分为低渗、中渗以及高渗3个类别,并依此选择相应最合适的完井增产方法。低渗煤层（＜0.5×10-15 m2）适合选用水平井或者多分支水平井完井;中渗煤层（0.5×10-15～10×10-15 m2）适合选用直井压裂的方式;高渗煤层（＞10×10-15 m2）适合选用洞穴和扩孔等完井方式。     

范各庄矿近距离煤层上行开采矿压显现规律与可行性研究

以开滦集团范各庄煤矿近距离煤层的上行开采为背景,综合运用数值模拟、经验类比、概率积分等方法,研究5号煤层和7号煤层上行开采过程中矿压显现和岩层移动规律,分析了近距离煤层间相互影响作用,并对上行开采的可行性进行了评估。研究表明:7号煤层开采过程中,采空区上方出现应力卸压区,顶板下沉量不断增大形成顶板下沉区,5号煤层受7号煤层采动影响下沉3.1m;与7号煤层开采相比,5号煤层开采过程中顶板应力卸压区范围和顶板下沉量都有所增加,且7号煤层采空区边界应力集中出现向5号煤层采空区边界转移的现象;上层煤层处于下层煤层垮落带上方15m以外,处于导水裂隙带的上位岩层平衡区域,具备上行开采的条件。在研究结果的基础上给出5号煤层2551N工作面合理的布置方案,具有一定的理论意义和工程价值。     

原始煤层压裂井采气中的技术管理

本文结合铁法煤田现有的8口原始煤层压裂井采气方面的经验教训,参照国外煤层气开采的成功经验,对原始煤层压裂井采气的技术管理提出了相应观点,为今后铁法煤田原始煤层压裂井大力推广应用奠定了技术管理基础。     

铁法矿区瓦斯控制技术

铁法煤田属于低透气性煤田，很难进行本煤层抽放，只能进行采动影响下的卸压煤层瓦斯抽放。为指导瓦斯控制技术方法的确定，铁法公司研究了采动岩体移动变形及其裂隙分布的规律，同时还研究了瓦斯控制与围岩移动和矿井通风的关系。在此基础上，铁法矿区的瓦斯控制技术有了长足进步，现已总结摸索出15种瓦斯抽放控制方法。本文对其中的主要控制技术方法做了介绍。     

采空区上覆煤层开采层间岩层移动变形实验研究

为了安全高效开采采空区上覆煤层,基于其层间岩层移动变形问题的重要性,采用相似模拟实验的方法研究了采空区上覆煤层开采层间岩层相同水平层位与竖直层位岩层的移动变形情况.结果表明,采空区上覆煤层开采使下部煤层开采的原"三带"均向上位扩展,并出现了层间岩层控制层;采空区上覆煤层开采层间岩层出现变形盆地,在控制层以下的岩层出现下沉盆地,而控制层以上的岩层出现分形盆地;同一层位岩层下沉随工作面推进呈现整体移动的偏态性,在移动变形过程中,控制层以上的岩层移动变形呈现连续性的特点,控制层以下的岩层移动变形呈现突变性的特点.     

卸压煤层气地面井的破坏方式探讨

本文在介绍卸压开采引起的上覆岩层的移动变形特征的同时,重点分析了卸压开采上覆岩层的移动形式,并在此基础上分析了卸压煤层气地面井的受力情况,根据煤层气井的受力情况进一步探讨了卸压煤层气地面井的主要破坏方式,得出卸压煤层气地面井所受的基本外载力有轴向拉（压）力、径向外挤压力、层间滑移剪切力以及它们的共同作用力,进一步探讨得出卸压煤层气地面井的破坏方式有轴向拉伸变形破坏、径向挤压变形破坏、层间剪切变形和错断破坏以及双轴共同作用下的错断破坏,本文的研究结果对卸压煤层气地面井的稳定抽采有着重要的意义。     

煤层气井多井压裂效果的数值分析

地面钻井抽采瓦斯已成为解决高瓦斯矿井安全问题的有效方法,但我国煤层的渗透率普遍较低,需要进行人工增透,其最有效的方法之一就是水力压裂。在对瓦斯抽采单井压裂效果分析的基础上,利用有限元分析软件RFPA对多井压裂效果进行了数值分析,结果表明:单井压裂时,裂缝在井周两侧沿最大水平主应力方向延伸;多井压裂设计时,采用对角线沿最大水平主应力方向的菱形布井方式,能在煤层中产生充分发育的裂隙和损伤区域,达到压裂煤层的目的;模型的边界条件对模拟结果产生较大影响,施加围压更符合实际情况。