地面井“三圈”耦合瓦斯抽采技术理论与应用

针对地面井瓦斯抽采浓度低、产气量少、抽采周期短的问题，通过“三圈”对地面井瓦斯运移影响的机理进行分析，同时优化地面井布井位置，在首山一矿开展了采动区、采空区地面井瓦斯抽采试验。结果表明，采动裂隙圈影响地面井的单日产气量，采空区裂隙圈影响地面井的产气周期，覆岩垂直裂隙圈影响地面井的产气浓度，回采作业对于上覆邻近煤层具有一定的卸压效果。采动井布置在采动裂隙圈、采空区裂隙圈和覆岩垂直裂隙圈耦合区域内，抽采浓度高，单井产气量高且产气周期长，其中SSCD-06采动井布置于“三圈”耦合区域内，产气浓度持续100%,最高日抽采量可达4.1万m³,已持续产气260 d,累计产气260.7万m³。研究结果验证了地面井“三圈”耦合瓦斯抽采技术的优越性，对优化地面井瓦斯抽采布置方案具有重要的指导意义。     

成庄煤矿采空区煤层气地面井抽采试验

山西晋城矿区主采3#煤层,一般为大采高高强度回采,由此造成工作面瓦斯涌出量大、瓦斯治理压力大等问题。因此,利用采动卸压作用和采空区瓦斯抽采的运移规律,在成庄煤矿施工了采动区地面抽采试验井抽采本煤层采动影响区和采空区煤层气,并运用地面井逐级优化设计方法对试验井的布井位置、井型结构进行了优化。抽采试验结果表明:采空区瓦斯抽采浓度高达50%以上,有效地降低了工作面瓦斯治理压力,试验效果良好。     

高抽巷治理厚煤层综采工作面瓦斯技术研究

根据对采空区覆岩裂隙发育及瓦斯运移情况进行分析,在开采煤层顶板采动裂隙带内布置高位瓦斯抽排巷抽采采空区卸压瓦斯,合理确定高抽巷设置层位,通过对高抽巷抽采厚煤层综采工作面瓦斯的抽采效果考察,结果表明,高抽巷瓦斯抽采有效保证了工作面安全高效生产,对类似条件下的工作面瓦斯治理具有一定的借鉴意义。     

高河矿E2306综采工作面瓦斯综合治理技术研究

针对E2306综采工作面瓦斯含量高的问题,结合工作面生产地质和瓦斯赋存情况,提出采用“地面压裂井抽采+本煤层抽采+高抽巷抽采”的工作面瓦斯综合治理方案,对各项瓦斯抽采措施参数进行设计。工作面回采期间瓦斯抽采效果监测结果表明:瓦斯综合治理技术实现了对工作面瓦斯的有效治理,为工作面安全回采提供了保障。     

煤矿采动区地面井瓦斯抽采技术及其应用前景分析

针对我国煤层松软、低渗、抽采困难的问题,提出了充分利用煤层采动卸压效应强化抽采煤层解吸瓦斯和工作面涌出瓦斯的采动区地面井抽采技术。从资源评价、井型设计、地面布井、局部防护、安全抽采控制等关键技术和成套技术的应用效果及发展前景等方面对煤矿采动区瓦斯地面井抽采技术在瓦斯治理方面的应用进行了深入分析,指出煤矿采动区地面井抽采瓦斯技术是进行煤矿区瓦斯灾害综合治理的一条有效途径;提出了进行煤矿区煤层气规模化开发、有效治理井下瓦斯灾害的合理化建议:地面井布井应偏向工作面回风巷侧,井型结构应充分发挥采场裂隙带的作用。     

立体抽采在单一厚煤层高瓦斯综放工作面的应用

余吾煤业公司S2107工作面为高瓦斯工作面,经预测回采时瓦斯涌出量可达78.37 m3/min,单纯地利用通风或任何一种瓦斯治理方式不能解决瓦斯问题。为此提出了立体抽采模式,将本煤层顺层钻孔、裂隙带抽采、采空区抽采、高抽巷抽采及地面抽采井抽采结合起来,形成全方位立体式的抽采模式,解决了S2107工作面的瓦斯涌出问题。     

采动区瓦斯地面井井身结构设计及安全防护研究

利用地面井抽采采动区采煤工作面瓦斯，可较好解决高瓦斯或突出矿井工作面瓦斯超限问题。文章分析了采动影响下瓦斯地面井抽采技术原理和技术难点，提出3种采动区瓦斯地面井井身结构，分别为：全井固井、悬挂完井|局部固井、悬挂完井|两级固井、悬挂完井。分析了3种地面井井身结构的优势及适用条件。研发了针对不同使用条件的3种采动区地面井防护装置，包括：剪切防护装置、伸缩防护装置、厚壁刚性综合防护装置。在晋煤集团寺河矿进行了工程应用，取得了很好地抽采瓦斯效果，在采煤工作面推过地面井200m范围内，瓦斯抽采纯量约1.2万m3/d，瓦斯浓度85%左右。采煤工作面推过地面井200m后，地面井抽采瓦斯量约为0.36万m3/d，抽采瓦斯浓度约为32.5%。在采煤工作面距井位60m，地面井开始抽采工作面平均瓦斯浓度降至0.41%以下，平均降至0.27%，工作面瓦斯浓度平均降低26.5%。     

梅河煤矿三井5109采区深部瓦斯综合治理技术

梅河煤矿三井5109采区急倾斜煤层深部瓦斯涌出规律,制订了一套包括顶板穿层钻孔预抽及边采边抽区域煤层瓦斯、顺层交叉钻孔抽采区域煤层瓦斯、高位钻孔抽采采空区及煤层顶板裂隙带瓦斯、高位尾巷埋管抽采采空区瓦斯、顺层下向钻孔边采边抽、全封闭采空区瓦斯抽采的急倾斜煤层分层开采瓦斯治理技术措施。现场应用表明,该技术较好地解决了急倾斜煤层综放工作面的瓦斯问题。     

煤矿采动影响下地面井群瓦斯抽采范围研究

随着我国煤矿开采强度的日益提高,矿井回采空间瓦斯涌出量大幅增加,即使低瓦斯矿井也有瓦斯"爆涌"问题显现。如何进行大范围、区域化的连续抽采,形成对回采空间涌出瓦斯的低成本长效控制,依然是目前面临的重要难题。采动区瓦斯抽采地面井在地面施工,能够连续进行采动区/采空区抽采,是区域化连续抽采控制回采空间瓦斯浓度的有效技术。因此,在对采动区内覆岩裂隙场渗流特征分析基础上,建立了采动区地面井抽采条件下地面井周围采动影响范围内的气体压力衰减梯度变化函数,提出了以采动裂隙场内气体压力衰减梯度曲线拐点为依据的地面井有效抽采范围判定原则;进而,建立了采动区瓦斯地面井(群)抽采效果评估方法,并提出了抽采率指标的计算模型;最后,以晋煤集团岳城矿为背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟分析和现场小井群抽采试验相结合的方法对采动区瓦斯地面井小井群抽采的参数优化、应用效果等进行了对比分析与验证,证明了采动区瓦斯地面井(群)抽采具有很高的实用价值。     

基于覆岩特征的卸压瓦斯地面井井位优选

采动卸压瓦斯地面井抽采是煤矿瓦斯治理的有效方法，为了优化卸压瓦斯地面井井位，利用数值模拟方法分析煤层采动卸压条件下上覆岩层的裂隙发育、应力及位移变化，并由此得出了井位部署有利区域。结果表明，煤层采动后，上覆岩层逐渐下沉、垮落，在采空区四周裂隙发育，中部重新压实，剖面上的覆岩裂隙呈现为梯形，裂隙发育区应力释放，在重新压实区应力恢复。沿倾向剖面，水平位移的形态近似为“M”形，垂向位移的形态近似为“U”形。卸压瓦斯地面井适宜布置在沿倾向方向工作面两侧裂隙区内，距巷道40 m左右的区域内是有利部署井位，终孔位置在距煤层底板42 m以上比较合适。     

腾晖煤业2-203综放工作面瓦斯综合治理技术实践

为解决2-203工作面瓦斯含量高的问题,根据工作面煤层赋存特征,结合瓦斯抽采方法选择原则,确定采用本煤层预抽的方式进行实体煤区域的抽采,采用采空区全封闭抽采对采空区内的瓦斯进行治理,采用高抽巷进行采空区及裂隙带内瓦斯抽采,瓦斯综合治理方案为:本煤层钻孔+高抽巷+采空区全封闭抽采,进一步结合工作面特征进行各项抽采措施设计,并在抽采实施后进行效果分析。结果表明:瓦斯综合治理措施实施后,回采期间无瓦斯超限现象,解决了工作面瓦斯含量高的问题。     

采动区瓦斯地面井井身结构设计及安全防护研究

利用地面井抽采采动区采煤工作面瓦斯,可较好解决高瓦斯或突出矿井工作面瓦斯超限问题。文章分析了采动影响下瓦斯地面井抽采技术原理和技术难点,提出3种采动区瓦斯地面井井身结构,分别为：全井固井、悬挂完井|局部固井、悬挂完井|两级固井、悬挂完井。分析了3种地面井井身结构的优势及适用条件。研发了针对不同使用条件的3种采动区地面井防护装置,包括：剪切防护装置、伸缩防护装置、厚壁刚性综合防护装置。在晋煤集团寺河矿进行了工程应用,取得了很好地抽采瓦斯效果,在采煤工作面推过地面井200m范围内,瓦斯抽采纯量约1.2万m3/d,瓦斯浓度85%左右。采煤工作面推过地面井200m后,地面井抽采瓦斯量约为0.36万m3/d,抽采瓦斯浓度约为32.5%。在采煤工作面距井位60m,地面井开始抽采工作面平均瓦斯浓度降至0.41%以下,平均降至0.27%,工作面瓦斯浓度平均降低26.5%。     

潞宁煤业22117综采工作面瓦斯综合治理技术

为解决22117工作面煤层瓦斯含量高的问题,根据工作面瓦斯来源,确定采用本煤层抽采+裂隙带抽采+采空区埋管抽采结合的瓦斯治理方案。工作面回采期间,回风流中的瓦斯含量始终控制在0.55%以下,上隅角的瓦斯浓度始终控制在0.8%以下,瓦斯治理效果显著。     

煤矿采动区地面L型顶板水平定向井抽采技术及试验

为解决井下采掘衔接紧张及上隅角瓦斯超限的问题,结合井下高位钻孔抽采与采动区地面直井抽采技术的特点,提出采动区地面L型井抽采技术。在深入分析采动区地面L型井与传统L型定向井区别的基础上,指出该技术的关键点包括井型结构设计和井位层位选择技术、井身层位导向钻进和疏通技术、地面安全抽采控制技术。在山西晋煤集团寺河煤矿3313工作面开展了采动区地面L型井抽采技术试验,结果表明:地面L型井抽采瓦斯浓度平均80%,平均抽采瓦斯纯流量2.2万m~3/d,上隅角瓦斯浓度平均降幅46.5%,为工作面瓦斯涌出治理起到关键作用,验证了该技术在煤层气开发及瓦斯涌出治理领域的巨大潜力,为我国煤矿区采煤采气一体化开发提供了新的技术途径。     

煤矿采动区地面L型顶板水平定向井抽采技术及试验北大核心

为解决井下采掘衔接紧张及上隅角瓦斯超限的问题,结合井下高位钻孔抽采与采动区地面直井抽采技术的特点,提出采动区地面L型井抽采技术。在深入分析采动区地面L型井与传统L型定向井区别的基础上,指出该技术的关键点包括井型结构设计和井位层位选择技术、井身层位导向钻进和疏通技术、地面安全抽采控制技术。在山西晋煤集团寺河煤矿3313工作面开展了采动区地面L型井抽采技术试验,结果表明:地面L型井抽采瓦斯浓度平均80%,平均抽采瓦斯纯流量2.2万m^3/d,上隅角瓦斯浓度平均降幅46.5%,为工作面瓦斯涌出治理起到关键作用,验证了该技术在煤层气开发及瓦斯涌出治理领域的巨大潜力,为我国煤矿区采煤采气一体化开发提供了新的技术途径。     

首山一矿突出煤层采空区瓦斯综合抽采技术研究

首山一矿瓦斯突出回采工作面采空区瓦斯涌出量大,依靠风排瓦斯以及上隅角封堵技术难以满足瓦斯治理的需要。基于己15-17-12041回采工作面采空区埋管的瓦斯测定,分析了采空区瓦斯浓度分布规律。依据回采过程中上覆岩层裂隙发育状况,着重分析采空区瓦斯运移规律以及上隅角瓦斯聚积的原因。基于上述分析,提出全封闭高位巷采空区瓦斯抽采、大孔径穿层钻孔低位巷采空区瓦斯抽采结合上隅角低负压采空区瓦斯抽采的立体式采空区瓦斯综合治理方案。工程实践表明,回采期间己15-12030和己15-17-12041回采工作面上隅角及回风巷瓦斯浓度显著降低。     

马兰矿18502工作面瓦斯综合治理效果分析

为了解决马兰矿18502工作面正常回采期间绝对瓦斯涌出量高的问题,采用本煤层抽采+下邻近层抽采+大孔径顶板走向孔抽采+大直径采空区钻孔抽采+初采初放裂隙带钻孔抽采的综合治理措施,同时对工作面采取切顶卸压措施保障裂隙带钻孔初采期间抽采效果.抽采效果正常回采期间绝对瓦斯涌出量为34.74 m3/min,抽采瓦斯量28.72...     

地面压裂钻井提高煤层瓦斯抽采效果的研究

根据回采工作面回采时开采层瓦斯对工作面的影响,通过分析屯兰矿采掘时瓦斯涌出量分布情况,结合该矿2#煤层透气性系数及以往瓦斯抽采效果的实际情况,在该矿12501工作面施工1个地面钻孔对开采层2#煤层进行压裂试验,同时在12501轨道巷压裂井前后200 m范围内施工顺层钻孔进行抽采,通过对压裂井影响范围内与不在压裂范围的抽采钻孔抽采效果进行对比分析,得出了压裂井对井下压裂影响的范围及压裂井可以增加低透气性煤层瓦斯抽采效果。     

地面井压裂抽采技术在新景矿突出煤层复杂构造带的应用试验

针对阳泉矿区突出煤层复杂构造带煤层巷道掘进过程中所面临的构造软煤发育、井下千米长钻孔抽采效果不理想、巷道掘进进尺缓慢的问题,开展了突出煤层复杂构造带地面直井压裂抽采瓦斯试验研究。根据新景煤矿3~#煤层地质特点,提出了煤层复杂构造带地面直井井位的选择及井身结构设计方法,获得了地面直井的钻井与压裂技术工艺。现场试验表明,地面井连续运行190 d,累计产气21.9万m~3,平均日产气量1 261 m~3/d,平均瓦斯浓度97%,取得了较好的瓦斯抽采效果。     

碎软低渗煤层顶板水平井条带瓦斯预抽技术

针对贵州西部煤矿区井下瓦斯抽采难度大、安全性低等问题,将地面抽采先进技术应用于煤矿瓦斯治理,开展碎软低渗煤层顶板水平井条带预抽技术方法研究。以对江南煤矿为例,通过井位优化布置、井眼轨迹设计、定向射孔和分段压裂等工艺流程研究,抽采工作面和掘进条带的煤层瓦斯,并通过储层数值模拟和编绘残余瓦斯含量分布图对抽采效果进行描述。预测结果显示,顶板水平分段压裂井抽采影响范围成条带状分布,并随抽采时间的持续以井眼为中心向两侧扩展,抽采强度随距井眼距离的增大逐渐降低,连续抽采5年,综合抽采率可达32%,掘进条带瓦斯含量可降至8 m~3/t以下。