煤矿井上下联合抽采瓦斯关键技术研究及应用

为解决煤矿井下压裂增透效果较差难以高效抽采瓦斯的问题，提出了煤矿井上下联合抽采瓦斯的模式，建立了基于地面井与井下钻孔抽采的方法；利用地面老井和井下钻孔通道，形成了一套长距离、多拐弯、大排量及可携砂的地面压裂井下对接技术。获得了水力压裂裂缝破裂扩展规律，给出了不同条件下煤层水力压裂裂缝形态，得到了压裂半径理论计算公式。提出了井上下联合地面井位置优选原则，给出了基于井上下联合的水力压裂设计方案。在寺河矿开展了井上下联合2个压裂孔的增透抽采试验，试验结果表明：1^#压裂孔累积抽采量为50.31万m³,2^#压裂孔的顺层考察孔2和顺层考察孔3抽采瓦斯纯量分别为238.35万m³和129.29万m³，压裂孔及对比考察孔抽采效果分别提高6.34倍、43.8倍及31.37倍，压裂后平均抽采量比原始钻孔提高33.14倍，压裂后煤层具有较好的增透抽采效果。实现了井上下联合抽采瓦斯，对于同类型的矿井具有较好的指导价值。     

我国煤矿区煤层气井上下联合抽采研究进展

煤矿区井上下联合抽采是煤层气开发的重要形式。首先,介绍了井上下联合抽采的技术内涵和实现方式,分析了井上下联合抽采发展现状及存在的问题,包括煤层气井上下开发方式和施工技术的联合,施工技术的联合又分为条带式井上下联合、地面井与井下长钻孔连通压裂联合、立体压裂联合、顶板压裂联合、井/孔对接联合。随后,针对煤层气井上下联合抽采需求及存在的问题,研究了地面直井与井下近水平钻孔联合抽采煤层气技术,实现了抽采通道和抽采工艺的联合。最后,对井上下联合抽采技术发展进行了展望。     

煤矿瓦斯灾害防治技术探讨

在分析目前煤矿瓦斯治理存在问题的基础上,提出了利用井下水力压裂技术和地面采动井抽采与常规的井下瓦斯抽采技术相结合的综合瓦斯治理措施,分别阐述了煤矿井下水力压裂和地面采动井的原理和应用情况,实践表明:煤矿井下定向压裂增透消突成套技术可有效提高瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性,改善井下作业环境;地面采动井可"一井三用",对抽放采动区域瓦斯效果较好。     

煤矿地面水力压裂增透技术研究及应用

为了提高煤层的透气性、强化井下瓦斯抽采,采用地面大排量压裂、井下抽采的井上下联合工艺。通过分析地层应力的分布特点和水压破裂规律,给出水压裂缝的两种典型形态,计算裂纹在平面应力状态下的位移场,得到了基于水力压裂变缝高椭圆压裂形态的压裂半径理论计算公式,为地面压裂设计提供依据。提出了煤矿地面压裂井下抽采的压裂工艺系统,给出了压裂位置的布置原则。在寺河矿进行地面压裂试验,压裂增透后瓦斯抽采量较原始孔提高了3.65倍,压裂孔抽采瓦斯累计量为218.66万m~3,压裂半径120 m,达到了较好的压裂增透效果。     

高瓦斯大采高长工作面瓦斯综合治理技术研究

寺河煤矿4301工作面为高瓦斯大采高长工作面,回采过程中面临着巨大的安全压力。通过采用地面钻孔抽采、井下千米钻机递进掩护抽采以及本煤层顺层钻孔抽采等立体空间式的"三级"瓦斯综合治理模式,实现了地面压裂与井下瓦斯抽采相结合,建立了井上下协同瓦斯抽采模式,同时井下采用"三进两回"的通风方式,有效杜绝了工作面和上隅角瓦斯超限,保证了工作面安全高效回采,实现了煤与瓦斯共采的绿色开采技术。     

煤层气(煤矿瓦斯)抽采技术发展现状及趋势

本文简述了煤层气(煤矿瓦斯)抽采技术的发展历程,重点介绍了以井上下联合抽采技术、三区联动立体抽采技术、煤与瓦斯共采技术为代表的当前新兴的煤层气抽采技术,认为未来地面抽采、井下抽采和煤炭开采相结合的瓦斯抽采技术模式将会大力发展。     

井上下联合抽采技术在晋煤集团的应用

针对地面抽采很难实现抽采达标,井下抽采的抽采效率低、存在死角盲区等问题,提出井上下联合抽采的概念,在时间、空间上合理安排地面抽采和井下抽采,同时结合煤炭开采,采用L型井、U型井、径向井压裂揭煤和井上压裂井下长钻孔等已取得一定成效的井上下联合抽采技术,实现矿井安全生产、实现煤气共采。     

突出煤层群井上下联合抽采防突模式与关键技术

我国煤层具有地应力大、渗透率低、瓦斯压力大、瓦斯含量高等特点，煤与瓦斯突出灾害严重。因此，需采取有效瓦斯治理措施，而单一井上瓦斯抽采技术容易出现抽采盲区，导致抽采效果不佳；单一井下瓦斯抽采技术工程量大、周期长，难以在短时间实现煤层消突。通过将井上与井下瓦斯抽采技术相互联合，实现井上下联合防突，是保障煤炭安全开采的关键技术之一。而在煤层群矿井中，需针对煤层间距离的远近采用不同的井上下联合防突模式，实现煤层群快速消突。对此，基于井上与井下联合抽采瓦斯技术优势，阐明了井上下联合防突“时空转换-优势互利”的内涵。井上地面井长时间、广覆盖抽采瓦斯实现煤层降突，换取井下作业空间，实现“时间换空间”；井下钻孔在井下作业空间内，精准抽采目标区域瓦斯实现目标区域快速消突，缩短目标区域消突时间，实现“空间换时间”，提升煤层瓦斯治理效果。针对近距离煤层群层间采动影响大等特点，提出了近距离煤层群“孔群覆盖-协同抽采”井上下联合防突典型模式，实现了瓦斯突出治理的超前规划、提前施工、整体消突。针对远距离煤层群采动卸压范围小等特点，提出了远距离煤层群“强化增透-递进抽采”井上下联合防突典型模式，实现了瓦斯突出治理的...     

煤矿区地面钻井压裂井下效果考察

我国煤矿区地面钻井压裂抽采煤层气(又称瓦斯)技术经过近几年的发展取得长足进展,但地面钻井压裂井下压裂效果考察研究还处于起步阶段。基于地面瓦斯抽采钻井的水力压裂,重点介绍井下压裂效果考察技术和方法,研究考察地面井压裂技术井下压裂区分布范围、裂缝的展布规律,以及压裂对井下瓦斯抽采、采掘生产的影响效果,并形成一套系统的考察手段检验地面压裂井压裂效果,指导地面井压裂抽采煤层气的生产实践。     

地面钻井压裂对井下瓦斯抽采的影响研究

松软低透气性煤层瓦斯治理遇到了技术瓶颈,借助地面压裂对煤层增透的优势来改善井下瓦斯抽采效果是一种解决思路。为研究地面压裂对井下瓦斯抽采的影响,基于地面微震监测对压裂裂缝扩展影响范围进行预测,考察了压裂影响区内外的瓦斯含量、涌出量、煤层透气性、抽采效果、防突指标及掘进速度等参数。研究结果表明:裂缝扩展范围大致是以主裂缝为长轴的椭圆,地面压裂对井下抽采的影响具有时效性,井下抽采滞后地面压裂的时间越短,压裂对抽采的促进作用越明显。     

寺河矿地面井压裂瓦斯抽采技术研究

煤与瓦斯突出作为煤矿企业安全生产的主要威胁之一,严重影响着煤矿的安全生产,所以瓦斯治理是目前煤矿工作的一个重点。研究根据寺河矿矿区地质条件,划分实验区域并进行井上压裂井下抽采实验。实验结果表明:对比普通钻孔,压裂孔的瓦斯抽采量明显提高,起到了良好的压裂增透效果,为煤矿的安全生产提供了保障。     

晋城矿区地面压裂与井下抽采时空衔接关系研究

晋城矿区煤层瓦斯含量高、渗透率低,单一的地面或井下抽采已难以满足矿井安全高效生产的需要,为此开展了"地面压裂+井下抽采"立体抽采模式的探索。为掌握地面与井下瓦斯抽采工程在时空上的合理衔接关系,首先利用离散元软件进行了地面水力压裂数值模拟分析,得到压裂裂缝扩展规律及计算公式,并在赵庄煤矿试验验证了其适用性,为预测压裂影响范围提供了量化方法;通过在赵庄、成庄煤矿的现场试验考察,提出了晋城矿区低透气性煤层地面压裂与井下抽采的合理时空衔接参数。提出合理时空衔接关系量化确定方法,可充分发挥"地面压裂+井下抽采"模式的联合抽采优势,为其在全国同类条件矿区的推广应用提供技术支撑。     

基于UDFD技术的瓦斯治理效果分析——以贵州龙凤煤矿为例

高瓦斯、低透气性煤层的瓦斯抽采,一直以来都是矿井瓦斯治理的主要技术瓶颈,是制约煤矿安全生产的主要难题之一。为解决钻孔密度大、预抽时间长等瓦斯治理技术难题,本文采用井下钻孔、地面压裂、井下抽采(UDFD)技术,对贵州龙凤煤矿9号煤层进行了压裂和抽采试验。试验结果表明：LF9-1孔压裂控制面积达到19200m²,在历时123天抽采中,单孔抽采总量达523366.2m³,有效抽采半径增加了近10倍,瓦斯抽采效果显著。该技术的应用,为同类地质条件的矿井瓦斯治理提供了一条可借鉴的技术途径。     

肖家洼煤矿典型隐蔽致灾因素普查及治理案例分析

矿井地质构造和瓦斯富集区时刻威胁矿井的安全生产,以山西锦兴能源有限公司肖家洼煤矿(以下简称“肖家洼煤矿”)陷落柱与瓦斯富集区典型隐蔽致灾因素普查及治理为例,提出了地质构造井上下联合精细化探测方法,即在地面和井下物探探测的基础上,通过井下钻探验证,圈定陷落柱的精准范围,查明含导水性,优化注浆治理技术工艺,对陷落柱进行有效的注浆治理,为矿井安全生产提供了地质保障。针对高强度开采条件下低瓦斯赋存导致的高瓦斯涌出问题,提出采中卸压与瓦斯抽采治理技术,即以顶板裂隙高位定向长钻孔瓦斯抽采为主、采空区埋管为辅,同时在工作面初采期和瓦斯赋存区补充高位钻孔针对性强化抽采,解决了13号煤层瓦斯涌出问题。     

中国煤炭学会2013年高层学术论坛

《煤与瓦斯共采理论与关键技术》——中国工程院院士、淮南矿业集团副总经理袁亮 我国煤矿瓦斯地质赋存条件复杂,就瓦斯而言仅靠地面煤层气开采技术不能解决大部分矿区瓦斯治理难题,遏制不了瓦斯事故的发生,必须坚持“两条腿走路”,把瓦斯作为资源,在开采煤炭的同时建立井上下瓦斯抽采系统,把瓦斯集中“抽采”至地面,变害为宝加以利用,即煤矿区井上下瓦斯抽采与地面煤层气开发相结合、采煤采气一体化的技术路线。     

皖北矿区突出煤层群赋存条件下瓦斯综合治理技术实践

针对皖北矿区突出煤层群赋存条件,在分析国内现有瓦斯抽采技术适用条件的基础上,研究形成了本矿区典型的井下立体抽采和井上下立体抽采技术,集成了高地应力低透气性突出煤层水力割缝卸压增透技术工艺,得出了适宜矿区的煤矿瓦斯治理技术模式。实践表明,针对性的瓦斯立体抽采模式及工艺技术保证了矿区瓦斯高效治理和煤矿的安全生产。     

寺家庄矿地面钻井治理瓦斯对策及措施

分析了寺家庄矿开采煤层瓦斯赋存、瓦斯涌出及突(喷)出特点及规律。基于"采煤采气一体化"瓦斯治理技术模式和地面钻井抽采瓦斯特点及功效,提出了矿井上下联合抽采、U型井+多段压裂抽采的本煤层增透消突地面钻井治理瓦斯技术,采动区、采空区防止回采工作面瓦斯超限和上隅角瓦斯积聚地面钻井治理瓦斯技术。结果表明,地面钻井治理瓦斯可为煤矿生产赢得时间和空间,实现煤矿采掘的有效衔接和有序递进。     

煤矿井下定向压裂增透消突成套技术研究及应用

本研究将地面压裂技术移植井下,结合煤矿生产实际情况,研究开发了煤矿井下定向压裂增透消突成套技术和装备.工业性试验结果表明,通过井下对煤体定向压裂增透,煤层透气性系数提高成百上千倍,瓦斯抽采率达到45%以上,煤体应力得到充分释放,降低了煤与瓦斯突出危险性,为单一低渗煤层区域瓦斯治理和煤层气开发开辟了一条新的途径.     

对江南煤矿井上下立体化抽采工艺分析

为了解决对江南煤矿“先抽后建”以及煤与煤层气协调开发的问题,根据对江南煤矿采掘部署以及首采煤层M78煤体结构好、气含量高、渗透性较好的特点,对首采面提出了地面水平井和丛式井相结合的方式进行高效地面预抽瓦斯,而对较晚开采的备用面和准备面采用丛式井地面预抽方式。模拟显示,地面抽采5年后,首采面M78煤层瓦斯有了大幅度降低,最高降低幅度超过50%。在地面预抽后井下采用底板排水巷定向长钻孔抽采技术,实现井上下立体化抽采。该工艺降低了煤矿瓦斯治理投资,提高了煤炭安全生产的效率,同时可充分有效地利用煤层气资源。     

煤矿区煤层气“四区联动”井上下联合抽采模式与技术体系

为了更好地实现高瓦斯矿区煤炭与煤层气2种资源的安全高效协调开发,在“十一五”“十二五”研发的煤层气“三区联动”立体抽采模式基础上,依托“十三五”国家科技重大专项持续攻关,并紧密结合山西重点煤矿区生产实际,创新研发了全矿区、全层位、全时段的煤矿区煤层气“四区（规划区、准备区、生产区、采空区）联动”井上下联合抽采模式（新晋城模式）和系列技术体系,在山西重点煤矿区得到广泛应用并取得了良好效果。煤矿规划区煤层气地面抽采技术早期主要采用垂直井、定向井、水平井等技术,现已发展至以分段压裂水平井为主导的井工厂化集约开发模式与技术。经十五年的地面超前预抽,晋能控股寺河矿东五盘区3号煤层平均降幅超过55%,该盘区的5310、5311工作面已顺利完成安全高效采煤,实现了高瓦斯煤层的低瓦斯开采。准备区煤层气井上下联合抽采技术充分利用了压裂影响区渗透率大幅提升和井下开放空间抽采生产压差增大的优势,构建了立体抽采网络,提高了煤层气抽采效率,有效缓解了矿井抽掘采接替紧张,促进了高产高效。基于生产区采动活动剧烈和井下工程全开放特点,运用定向钻机精准完成区域递进式顺层钻孔、穿层钻孔、高位定向长钻孔等,精准均衡抽采生产...