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。     

采空区瓦斯地面抽采钻井稳定性因素分析

以淮南矿区张北矿地面钻井抽采采空区瓦斯试验为背景,通过对比分析淮南矿区各试验钻井抽采数据,运用数值模拟的手段,分析讨论了采空区上覆岩层在采动影响下的时空运移、破坏规律,在此基础上对影响地面抽采钻井稳定性的主要参数进行了分析,并总结出提高地面抽采钻井稳定性的相关建议,对采空区瓦斯抽采技术的研究和推广应用具有一定的指导意义。     

淮南矿区地面钻井抽采瓦斯技术实践

在应用地面钻井抽采矿井采空区瓦斯的过程中，为了提高地面钻孔的稳定性及瓦斯抽采效果，采用CFD数值模拟和考察试验的方法研究了影响地面钻孔抽采效果和服务期限的不同因素．研究结果表明：地面钻井抽采将很大程度上减小工作面回风流的瓦斯含量，且抽采效果受到煤层条件和钻井位置的制约，通过对试验钻井破坏情况分析，钻井布置在靠近回风巷侧30m以内，可能会提高钻井的稳定性和服务期限．本文对地面钻井抽采采空区瓦斯技术的推广应用具有重要的指导意义．     

瓦斯抽采钻井挤压变形破坏分析

作为一种有效解决回采工作面和采空区瓦斯超限难题的瓦斯治理方式,地面瓦斯抽采正在全国各大矿区逐步推广。但受煤层回采的影响,当回采工作面推过地面钻井位置后钻井套管迅速发生破坏,无法充分发挥其抽采采空区瓦斯的作用。这与地面抽采钻井套管受到的非均布挤压效应是密不可分的,因此,建立了基于采场上覆岩层挤压变形效应的地面钻井挤压变形破坏模型,为地面抽采钻井布孔位置的选择和防护提供工程指导,同时,运用3DEC离散元数值模拟程序对模型进行了模拟验证。结果证明,模型描述的规律性是可靠的,具有较强的工程指导意义。     

地面水平钻井分段固壁聚合物优化技术研究及应用

地面水平钻井抽放瓦斯克服了地面垂直钻井抽放瓦斯很快断气的缺点,扩大了抽采范围,但施工过程中易出现携砂、坍塌现象。根据固壁聚合物性能,对不同井段实施固壁聚合物优选,保证在煤层中成孔。顾桥矿地面水平钻井试验成功,为淮南矿区增加了一种新的瓦斯治理方法。     

采动区地面井煤层气开发井位布置技术研究现状及发展趋势

随着煤矿的高强度开采,井下抽采已不足以解决瓦斯问题,地面钻井抽采煤层气的研究正成为国内的研究的热点。通过对国内采动区地面钻井相关资料的整理分析,阐明了采动区地面钻井抽采卸压瓦斯机理,明确当前采动区地面钻井布井技术研究现状。指出利用应力场、渗流场、裂隙场耦合关系,考虑不同矿区、不同地质条件下对地面钻井控制范围进行系统研究,将为采动区地面钻井在采场走向间距布置提供理论支撑。     

地面钻井代替底板抽排巷消突研究

通过对比被保护层地面钻井抽采和井下岩石巷道抽采两种瓦斯治理方式,得出地面钻井在安全性、经济效益两方面均大大优越于井下岩巷,并从技术参数上阐述了地面钻井可行性,推导出矿井瓦斯预抽方案选择方向。     

地面“L”型钻井瓦斯抽采设备与抽采管路系统优化探讨

针对淮南矿区高瓦斯、低透气性煤层群、煤岩松软、地质条件特别复杂的特点,采用地面"L"型钻井抽放瓦斯新技术,取得了较好的效果。随着顾桥矿"L"型钻井抽放瓦斯设备的选型成功,为今后实施地面钻井抽采瓦斯的抽放设备的选型优化以及类似矿井煤层抽采系统设计,均具有一定的借鉴作用。     

余吾煤业地面钻井抽采采空区瓦斯的技术实践

针对余吾煤矿N2105工作面瓦斯涌出量大、瓦斯超限难以治理的问题,进行了地面钻井抽采采空区瓦斯的工程试验。地面钻井共抽采瓦斯27 d,累计抽采纯瓦斯19.04×104 m3,抽采期间工作面瓦斯涌出量降低约10 m3/min,且工作面瓦斯预警次数几乎为零,工作面瓦斯治理效果明显。运用FLAC3D软件研究了采动作用下套管的受力特性,结果表明钻井布置在靠近回风巷比布置在采场中部的受力要大。     

淮南矿区地面钻井抽采瓦斯技术实践

在应用地面钻井抽采矿井采空区瓦斯的过程中,为了提高地面钻孔的稳定性及瓦斯抽采效果,采用CFD数值模拟和考察试验的方法研究了影响地面钻孔抽采效果和服务期限的不同因素.研究结果表明地面钻井抽采将很大程度上减小工作面回风流的瓦斯含量,且抽采效果受到煤层条件和钻井位置的制约.通过对试验钻井破坏情况分析,钻井布置在靠近回风巷侧30 m以内,可能会提高钻井的稳定性和服务期限.本文对地面钻井抽采采空区瓦斯技术的推广应用具有重要的指导意义.     

余吾煤业公司地面钻井抽采采空区瓦斯技术研究及应用

为解决采空区积聚瓦斯涌向工作面,造成工作面和回风流瓦斯浓度超限难题,潞安集团余吾煤业公司根据矿区自身实际情况将瓦斯治理与采矿技术相结合,在N2105工作面开展地面钻井抽采采动影响煤层及采空区瓦斯试验。结果表明:随着工作面推过钻井距离增大,采空区顶板垮落,顶底板裂隙逐渐发育,观测期间瓦斯浓度由初期的12.2%增长到69.4%,瓦斯纯流量从1.32m3/min上升到13.94 m3/min;1个月内累计抽采纯瓦斯总量30.704万m3,产气平稳阶段瓦斯纯流量在9 m3/min以上共13 d,占总抽采期的41.9%。解决回采工作面瓦斯超限的难题的同时,实现了煤与瓦斯共采。     

近距离保护层开采工作面瓦斯治理技术

对乌兰煤矿保护层开采5767工作面的瓦斯涌出规律进行了研究,针对7号煤层和其下部的8号煤层情况,采用顺层、回风巷大倾角钻孔抽采、地面钻井卸压抽采、采空区埋管抽采和穿层钻孔抽采的立体式瓦斯综合治理方法,并对治理效果进行了考察。结果表明:通过采取立体分源瓦斯治理措施,5767工作面回采时瓦斯浓度超限问题得到了有效解决,工作面风量由之前的1 700m3/min降至700 m3/min,回风流中瓦斯体积分数为0.32%～0.60%,保证了工作面的安全回采。     

煤矿区钻探技术装备新进展与展望

我国煤层气资源非常丰富。在煤矿区,煤层气(瓦斯)开发具有增加洁净能源供给、提高煤矿安全生产保障能力、减少温室气体排放等多重效益。地面钻井开发与井下钻孔抽采是煤矿区煤层气(瓦斯)开发的基本途径,同时也是煤矿区应急救援的主要手段。本文介绍了煤矿区地面煤层气开发新技术装备,大直径钻孔施工技术与装备及井下中硬、松软煤层和岩层瓦斯抽采钻孔成孔技术与装备。在此基础上分析了在新形势下煤矿区煤层气(瓦斯)抽采钻孔成孔技术和装备发展需求,为我国煤矿区煤层气(瓦斯)钻孔成孔提供借鉴。     

高瓦斯矿井煤层群综采工作面瓦斯综合治理技术

针对高瓦斯矿井煤层群开采的特点,对010907综采工作面采取了本煤层预抽、底板穿层钻孔邻近层预抽、专用瓦斯治理巷等相结合的综合治理技术,取得了较为明显的效果,解决了回采时工作面瓦斯超限的问题,也为本煤层其他未采工作面提供了相对稳定的瓦斯治理模式。     

腾晖煤业42200采煤工作面瓦斯抽采技术研究

针对腾晖煤业42200采煤工作面瓦斯含量较高的问题,采用理论计算和工程经验针对瓦斯含量及治理技术进行研究,工作面回采时预测本煤层绝对瓦斯涌出量为6.27m³/min,邻近层绝对瓦斯涌出量为7.08m³/min;采用“本煤层预抽、上邻近层裂隙带钻孔抽采、顶板孔抽采和大孔径钻孔抽采”技术方案进行瓦斯治理,通过现场瓦斯浓度监测,可知此技术方案可以有效防止瓦斯聚集问题,保证工作面安全生产。     

大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术研究

针对高瓦斯厚煤层高强度开采条件下“三进两回”型通风系统回风隅角瓦斯治理的难题,通过对矿井回采工作面通风方式进行优化,使工作面形成偏“Y”型的通风方式,并与大直径水平钻孔施工工艺相结合,提出了大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术,应用于保德煤矿综采放顶煤回采工作面的采空区瓦斯抽采。结果表明:偏“Y”型通风方式可减少工作面巷道掘进工程量,缩短准备周期,为瓦斯抽采创造了良好的时空条件;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术的应用效果明显,可连续、高效实施采空区的密闭抽采,有效控制采空区瓦斯涌出强度;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术能够实现对抽采负压的有效控制,有利于进一步提高采空区瓦斯抽采效果,并且其抽采支管可回收,可降低矿井瓦斯治理的成本。     

应用U型井开采倾斜构造煤层气的钻采技术研究

倾斜高陡构造煤层气钻井的共性是井斜难以控制,而且这类储层分布较广,潜力巨大。根据霍林河煤层气构造地质条件,地层倾角较大,主力煤层厚度大,渗透率较高,又属于典型的低煤阶煤层气,易于实施U型斜井钻采工艺。U型斜井钻采工艺特殊,利用定向斜井与其远端的直井在井下连通,建立煤层流体循环系统。为了保护煤层,煤层钻进过程中要采用环空充气欠平衡钻井工艺。采气时要选用排量范围广、成本低、耐砂能力强的螺杆泵,提高排采效率;U型斜井能够充分发挥倾斜地层流体势能和各井的优势,能够提高排水和采气效率。结合霍林河煤层气钻采,探讨了U型煤层气井钻完井工艺及采气工艺。     

近距离高瓦斯煤层群矿井瓦斯灾害治理技术研究

为了解决乌达矿区高瓦斯煤层群开采条件下瓦斯灾害治理难题,采用DGC瓦斯含量直接测定装置开展了大量试验,并结合多元回归分析的方法,获得了矿区主采煤层瓦斯基本参数的预测模型;基于此,采用长距离定向钻孔对回采工作面实施大面积区域预抽,并在回采时结合高位钻孔对卸压瓦斯实施抽采,解决了本煤层及邻近层瓦斯预抽和上隅角瓦斯超限难题,形成了近距离高瓦斯煤层群瓦斯灾害治理技术。     

定向钻进技术在煤与瓦斯突出矿井中的试验研究

定向钻进技术是一种高效的区域瓦斯治理措施,可大幅节约施工成本、缩短施工周期,地质条件及钻进层位对定向钻进效果有直接影响,因此对定向钻进技术适用性的现场试验研究决定了该技术能否在施工现场成功运用。以平煤股份十一矿己_16-17-24070、己_16-17-24090工作面为试验地点,采用2种不同型号的定向钻机,分别沿煤层走向、倾向在顶板施工梳状定向分支孔,在平顶山矿区开展以孔代巷现场工业性试验,积极探索适用于平顶山矿区的新的瓦斯治理模式。依据VLD-1 000型千米定向钻机前期沿煤层走向的钻进效果,分析钻进效果不甚理想的原因;后期采用ZYWL-6000DS型煤矿用双履带式全液压定向钻机,沿煤层倾向施工定向钻孔,取得了良好的钻进效果。以2种定向钻机的钻进效果为依据,平煤股份十一矿确定了施工定向钻孔的钻机类型及钻孔设计,初步形成了适用于平煤股份十一矿的新的瓦斯治理模式。