淮南矿区瓦斯卸压抽采理论与应用技术

基于淮南矿区高瓦斯煤层群开采条件,运用卸压开采及采场采动裂隙O形圈卸压瓦斯抽采理论,提出了一系列钻孔或巷道抽采卸压瓦斯方法;研究分析了开采卸压层时瓦斯抽采技术、上向卸压瓦斯抽采技术、下向卸压瓦斯抽采技术,采用煤层气开采消突试验方法有底板岩巷穿层钻孔条带预抽瓦斯、顺层钻孔预抽本煤层瓦斯、地面钻井压裂预抽瓦斯,这些方法广泛应用于淮南矿区生产实践,建立起了卸压开采瓦斯抽采工程体系.结果表明:自1998 年以来矿井杜绝了瓦斯爆炸事故发生,百万吨死亡率由4.01降低到0.18,2009年瓦斯抽采量达3.2亿m3,矿井瓦斯抽采率达到53%,采煤工作面瓦斯抽采率达到90%以上;使高瓦斯突出煤层转变为低瓦斯无突出危险煤层,同时抽采出的瓦斯作为绿色能源,减少大气污染.     

复杂特困条件下煤层群瓦斯抽放技术研究

应用数值模拟、相似材料试验、工业性试验等方法，研究了采场顶底板煤岩层移动及裂隙发育特征与瓦斯流动的关系，以及与之配套的瓦斯抽放方法与关键参数。确立了开采煤层顶板瓦斯抽放技术、开采远距离煤层上向卸压瓦斯抽放技术、开采近距离煤层下向多重卸压瓦斯抽放技术等适合复杂特困条件下煤层群开采的瓦斯抽放技术，全面考察了现场应用效果。     

强突出煤层群储层联合改造技术

强突出煤层瓦斯压力大,瓦斯含量高,突出灾害严重。传统的预抽瓦斯和保护层开采技术直接作用于强突出煤层存在较大的困难,因此采用理论分析和现场工程实践相结合的研究方法,提出了井上下联合采动卸压储层改造技术,即根据安全性和经济性的原则确定首采层,利用地面钻井改造首采层,抽采首采层的瓦斯,消除首采层开采的危险性。首采层开采过程中,利用原来的地面钻井抽采强突出煤层的采动卸压瓦斯,消除其突出危险性。该方法使现有的矿井瓦斯抽采方法和地面煤层气方法有效的结合,实现煤和瓦斯资源的安全高效开采。     

采动区远程卸压煤层气地面直井抽采机理分析

以淮南矿区为实例,以实现远程卸压煤层气地面直井高效抽采为目的,研究了远距离保护层开采对被保护层的卸压增透作用及远程卸压煤层气解吸、渗流、运移及富集机理。结果表明研究区位于弯曲下沉带内远程卸压煤层气主要来自被保护层中的充分卸压区及部分卸压区,采动造成的层外卸压作用使吸附于煤层中煤层气得到解吸,同时通过采动增加裂隙和减小有效应力的双重作用大幅增加了被保护层渗透性。卸压煤层气采动初期富集于采空区中部的上覆被保护层中;采动后期富集于采空区四周由采动影响线和压实线确定的O形圈内。     

依兰第三煤矿煤与煤层气协调开发模式

针对依兰第三煤矿属近距离松软低渗突出煤层群开采,面临着煤层突出危险严重、煤层预抽效果差、邻近层卸压煤层气涌出量等问题,提出了适用于依兰第三煤矿煤与煤层气协调开发模式,确定合理的开采顺序选择突出危险性相对较弱的煤层作为首采煤层(保护层)先行开采,利用首采煤层采动造成的邻近低渗强突出煤层卸压增渗,实现邻近低渗强突出煤层卸压抽采,将其强突出危险性变为弱突出危险性或无突出危险性,解决主采煤层消突难题,达到安全高效开采目的。抽采后回采期间工作面上隅角瓦斯浓度维持在0.4%～0.7%。     

煤矿区煤层气(瓦斯)抽采集输新技术及前景展望

煤层气(瓦斯)抽采是保障煤矿安全生产的根本措施,随着抽采技术的发展,其使用性和针对性越来越强,能解决地质条件相对简单的煤矿瓦斯问题,但对于复杂地质、松软低渗煤层、深部开采等条件,既有的煤层气(瓦斯)抽采技术具有一定的局限,需要新的技术来解决。本文详细阐述了高压水力压裂、高压水力割缝一体、顺煤层钻孔封孔提浓、采动区煤层气(瓦斯)地面井抽采、低浓度煤层气(瓦斯)集输等新技术的技术原理、特点、核心内容及应用效果,该技术群对煤矿瓦斯安全高效抽采发挥了较好的促进作用。分析指出:今后我国复杂地质条件煤矿区煤层气(瓦斯)抽采应以保障钻孔质量入手,重点在煤层增透;应根据具体的条件选择"主动"增透(压裂、割缝等)技术或"被动"增透(采动卸压)技术,提高瓦斯的综合抽采效果。     

倾斜碎软煤层群煤层气协调开发关键技术-以艾维尔沟矿区为例

为了明确与倾斜碎软煤层开采条件相适配的煤与煤层气协调开发关键技术,基于倾斜碎软煤层群瓦斯难抽采与煤层群非对称采动特征,形成了与之匹配的非对称卸压时空协同“三孔四区五量”煤与煤层气协调开发模式,明确了非对称采动下煤与煤层气协调开发策略,阐明了井上下联合煤与煤层气协调开发时空协同机制。针对倾斜碎软突出首采煤层消突困难的问题,优化了倾斜碎软煤层下向长钻孔施工工艺,研制了钻头电磁波无线随钻测量系统,实现了更高精度的钻孔轨迹防偏。针对非对称采动区地面井防护缺乏针对性的难题,阐明了非对称采动覆岩卸压破坏时空演化特征,获得了非对称采动下覆岩采动裂隙演化特征,确定了倾斜煤层地面井井位安全位置,研发了能够兼顾地面井稳定性和抽采效率双因素的采动区地面三开套管结构。应用结果表明：时空协同的“三孔四区五量”模式能够实现煤层气高效抽采,保障倾斜煤层群的抽掘采接替平衡;倾斜煤层下向钻孔递进式抽采方式拓展了递进式抽采的应用范围,破解了倾斜煤层煤层气抽采过程中的时间不协调问题;优化后的采动地面井维稳结构能够适应非对称采动作用,实现了采动区地面井煤层气高效抽采。上述成果在新疆焦煤集团艾维尔沟矿区得到推广应用,初步形成符...     

远距离下保护层卸压开采井上下立体煤与煤层气协调开发模式

针对远距离松软低渗煤层群开采问题,提出基于保护层卸压的井上下立体化煤与煤层气协调开发模式及煤层气抽采工程的布设原则。通过潘一东矿1252(1)工作面的工程实践,采用数值计算和现场实测的方法,研究了11-2煤保护层卸压开采的应力变化规律和卸压范围,评价了煤层气卸压抽采效果。实践证明,该模式的应用有效解决了工艺接续和煤与煤层气两种资源安全、高效开发的问题。     

过采空区叠置“三带”定向钻井技术研究

贵州煤炭资源量大,经长期开采,形成大面积采空区,采空区下伏煤层气资源量丰富,但开发利用率低。主要原因为贵州地区地面条件复杂、煤系地层纵向跨度大、煤层发育具有多薄等特点。在采空区钻井抽采上覆煤层卸压瓦斯及下伏煤层气时,采用常规钻井技术成井较为困难,易发生井下复杂事故,导致贵州地区对煤矿采空区内煤层气资源的开发利用较少。为了抽采采空区上覆煤层卸压瓦斯及充分利用采空区下伏煤层煤层气资源,探索多煤层采空后上覆煤岩层叠置“三带”在纵向发育特征及底鼓煤岩层应力变化规律就显得尤为重要。以贵州盘江矿区山脚树矿为例,实施1口过采空区多煤层定向试验井。结果表明：在贵州特殊地质条件下在煤矿采空区实施定向井抽采上覆煤层气卸压瓦斯及下伏煤层煤层气具有很好的经济性。同时通过该井的成功实施,首先探明了盘江矿区多煤层采空后“叠置”三带在纵向上的发育特征,其次成功获取了煤矿采空区下伏煤层煤层气抽采关键地质及工程技术参数,实现了采空区煤层气资源利用最大化,为后续在盘江矿区乃至整个贵州地区开展采空区瓦斯卸压抽采及下伏煤层煤层气开发提供了宝贵的工程经验和技术支撑。     

受采动影响煤层水力冲孔增透技术试验研究

以张集矿北区为研究对象,介绍了在保护层开采后未及时进行瓦斯抽采,煤岩体重新压实条件下水力冲孔的现场试验过程,并与仅进行保护层开采的卸压增透和在未受采动影响的实体煤层中进行水力冲孔的卸压增透现场试验效果进行了对比。结果表明,在受采动影响的煤层中进行水力冲孔,对煤层进行二次卸压,可使水力冲孔的有效抽采半径增大到16 m,使瓦斯抽采率提高到46%,并且在受采动影响的煤层中进行水力冲孔可降低水射流的破煤压力。     

中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景

文章简要回顾了中国煤矿瓦斯抽采技术的发展历程，介绍了近年来煤矿瓦斯抽采新技术的发展，较详细地阐述了适合于中国煤层瓦斯赋存条件的几种典型抽采方法，并对中国的瓦斯抽采技术的发展趋势做出了展望。     

鸡西矿区低透煤层的煤层气抽采技术

鸡西矿区煤炭开采过程中瓦斯涌出量大，煤层渗透率低，严重威胁矿井的正常生产。目前矿区为治理瓦斯，加大煤层气抽采，采用低透气性煤层的高位巷道抽采、高位钻场近水平钻孔、煤层钻场仰角钻孔抽采、顶板大直径水平钻孔等抽采方法，取得了良好的抽采效果。     

煤层气井煤粉产生原因及控粉措施

煤粉是煤层气排水降压过程中必然产生的重要物质,成为制约煤层气连续稳定排采的关键性因素。通过分析煤储层中裂隙系统和煤体结构的发育特征,从根源上揭示煤层气井煤粉产生的主要来源,结合煤层气井的煤粉产出规律,找出相应的控粉措施,对下步煤层气排采具有重要的指导意义。     

保护层工作面瓦斯综合治理技术

为了解决张集煤矿1122（1）保护层工作面开采时被保护层的大量卸压瓦斯涌入,造成保护层工作面开采过程中回风瓦斯浓度较大的问题,采用顺层钻孔抽采技术,上隅角埋管、插管抽采技术,尾抽巷、高抽巷、底抽巷抽采技术等综合瓦斯治理技术对其进行了治理。结果表明：采用上述瓦斯综合治理技术后,工作面瓦斯抽采率达到87.8%,有效地解决了保护层工作面回采期间的瓦斯问题。     

不稳定煤层底板承压水综合探查与防治技术

新安煤矿矿井水文地质类型极复杂,煤层赋存不稳定,开采受底板奥灰承压水影响较大。针对13151工作面水文地质条件,在不同时期通过利用地震勘探、瞬变电磁勘探和钻探等物理手段开展探采对比研究,形成了多指针聚焦型查异模式,有针对性地实施了疏水降压和底板注浆加固工程,并对不稳定煤层底板承压水综合防治技术进行了应用实践。     

鹤壁矿区煤层气抽采技术及利用前景分析

根据鹤壁矿区瓦斯赋存特点及开采技术条件，以现有瓦斯抽采工艺和利用技术为基础，对高突弱透气性单一厚煤层的瓦斯抽采及利用技术评价和优化，表明鹤煤公司瓦斯抽采利用前景广泛，鹤壁矿区具备煤气双能源高效共采的可行性。     

远距离下保护层开采卸压特性及钻井抽采消突研究

我国西部部分矿区地质构造复杂,瓦斯灾害特别是煤与瓦斯突出十分严重,威胁了矿井的安全生产,制约了煤炭资源的开发。针对这些矿区构造复杂、煤层渗透性差及煤层群开采的特点,以消除煤与瓦斯突出危险性、降低煤层瓦斯含量为切入点,对远距离下保护层开采及钻井抽采卸压瓦斯、消除煤与瓦斯突出危险性进行了系统研究。构建了采场相似模型和数值分析模型,研究了远距离下保护层开采的卸压特性:①下保护层开采期间,被保护层可实现充分卸压,其透气性系数大幅度提高,为抽采卸压瓦斯提供了条件;②针对双保护层开采条件,揭示了工作面风巷、机巷内错40~50 m区域的被保护层均为膨胀区,是布置钻井的合理位置;③提出了远距离双保护层开采的重复卸压模型,首采保护层回采后形成的采空区具有"缓冲效应",减弱了次采保护层开采期间上覆煤层的卸压程度。建立了地面钻井稳定性分析的力学模型,研究得出:①邻近岩层的强度相差越大,对钻井的挤压、剪切作用越大;②在套管和井壁之间留设间距后,套管上的最大剪切应力平均降低50.8%,减小了套管剪切破坏的概率;③生产套管长度越大,其挠度值越大,抗弯曲变形能力越强。对此,设计了防剪切破断的钻井井身结构:生产套管采用贯穿井身的整管,与固井套管或井壁之间留设"缓冲容移间距",筛管段采用了"套管强化技术",有效提高了钻井稳定性。揭示了地面钻井抽采卸压瓦斯规律:①阐明了工作面回采距离(表征上覆煤层和裂隙带的透气性)是影响钻井产气率的关键参数;②得出了保护层工作面回采期间地面钻井产气率"快增慢减"的变化机制,并确定了钻井的最佳布井参数;③建立了卸压煤层及采空区的瓦斯流量计算模型,为钻井抽采卸压瓦斯消突效果的评价提供了依据;④提出了钻井下段增阻提高卸压瓦斯抽采量的方法。远距离下保护层开采及钻井抽采消突技术在神华集团乌兰煤矿进行了工程试验,结果表明地面钻井抽采卸压瓦斯消突效果显著:试验区钻井的总产气量为1 512.96×104m3,机巷侧、风巷侧钻井的最大布井间距分别为150和169 m,被保护层的残余瓦斯含量分别降低至3.63和3.14 m3/t,抽采率分别达到65.8%和68.0%,彻底消除了煤层的突出危险性。     

煤的原生孔结构对煤层渗透性的影响

煤层透气性是评价瓦斯抽放及煤层气开发的重要参数之一,研究煤层渗透性影响因素对于提高煤层透气性、提高瓦斯抽放效率都有积极的意义。通过试验研究,考察了煤的低温氮吸附等温线及吸附回线,并探讨了孔形意义,分析了煤的原生孔结构对煤层渗透性的影响。     

淮南矿区煤层气开发利用现状及展望

淮南矿区属于松软低透煤田，区内煤层气资源丰富，预测2000m以浅的煤层气资源为4900．38亿m^3，是华东煤层气储量最大的地区。淮南矿区煤层气（煤矿瓦斯）的开发利用已有多年的历史，近年来更取得了显著的成绩。本文介绍了淮南矿区煤层气资源和开发利用现状，分析了淮南矿区煤层气开发利用的前景。     

煤矿瓦斯抽采封孔工艺的探讨

为了提高煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺,对穿层钻孔和顺层钻孔的设计和传统工艺的封孔进行了对比分析,提出了本煤层顺层三段式聚氨酯砂浆带压组合式、工作面封孔器以及穿层钻孔两段式聚氨酯砂浆封孔等新工艺。应用表明,新工艺有利于提高瓦斯抽采浓度,延长抽采时间,解决了封孔中遇到的许多问题,确保了煤矿瓦斯抽采工作顺利安全高效抽采。