煤矿采动影响区瓦斯地面井抽采试验研究

针对寺河煤矿煤层瓦斯含量高、吸附能力强、瓦斯抽采利用技术相对薄弱等问题,提出工作面采动影响区瓦斯地面井抽采技术方案,并在寺河煤矿W2301工作面进行试验.地面井抽采期间,70d内累计抽采瓦斯约33.7万m3,平均抽采能力4m3/min,气体浓度约40％,工作面瓦斯浓度平均降低26.5％,工作面平均排风量降低至16.4m...     

煤矿采动区地面井瓦斯抽采技术

从煤与瓦斯共采角度阐述了充分利用煤矿井下煤层采动过程中的卸压增透影响,采用地面井抽采的方式提高瓦斯抽采效果,解决工作面瓦斯涌出超限难题的方法;进而从抽采效果评估、地面井布井、多井型地面井结构优化和地面安全抽采等方面论述了高效、安全的采动区瓦斯地面井抽采技术。该技术方法在晋城矿区寺河矿、成庄矿和岳城矿等进行了集成应用,使地面井成功率由原来的20%提高到了90%,抽采量由原来的约500 m3/d提高到了10 000 m3/d以上。     

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。     

采动区瓦斯地面井抽采影响范围及流量变化规律研究

为解决煤矿采动区地面井布置间距目前大多依靠工程经验获得而缺乏科学理论根据的问题,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立了计算采动区地面井抽采瓦斯纯流量和瓦斯压力分布的三维数值模型。以岳城煤矿相关物性参数计算出符合实际情况的煤岩渗透率、孔隙率及瓦斯质量源项,以此为基础进行数值模拟。模拟分析结果表明,在数值模拟中地面井瓦斯抽采影响半径为65 m,地面井抽采瓦斯纯流量变化规律呈“单峰拖长尾”形态特点。若要实现采动区瓦斯抽采全覆盖,则在实际工程应用中地面井的间距应取130 m以上。研究结果对优化采动区地面井布置具有指导意义。     

采动区瓦斯地面井抽采技术在含水地层矿区的应用

山西端氏煤矿在应用采动区地面井抽采煤层气技术时发现钻越地层涌水量较大,地面井受采动影响后地层水从井壁破损处涌入套管内堵塞抽采通道,导致产气效果欠佳。针对这一问题,通过分析井身破坏模式,确定含水地层位置,进一步优化钻固井工艺及井身结构,改进后地面井抽采效果提升显著：有效运行时间从30 d增加到180 d,抽采瓦斯纯量由15.95万m³增加到172.25万m³,地面井运行后工作面回风巷瓦斯浓度降幅为29.60%,工作面上隅角瓦斯浓度降幅为46.27%,井下工作面涌水量没有增加。现场试验结果表明,采动区地面井抽采技术经过优化改进后可以在含水层赋存矿区成功应用。     

松藻煤矿采动稳定区瓦斯地面抽采井施工工艺

为探索采动稳定区瓦斯地面开发技术,首次在松藻矿区开展了采动稳定区瓦斯地面抽采试验项目,完成地面井2口。通过钻井实践,掌握了松藻煤矿采动稳定区上覆岩层特点,总结了采动稳定区地面井难点及对策,初步形成一套适合松藻煤矿采动稳定区地面井的施工工艺,给松藻采动稳定区后续地面井施工提供参考。     

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m³/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。     

淮南矿区采动区地面井抽采参数变化规律研究

目前,淮南矿区在采动区地面井瓦斯抽采基础参数变化规律和基础理论研究方面尚有不足,经常遇到采动区地面井抽采产量不稳定、产气浓度变化较大以及产气高峰短等问题,而这些问题往往与布井、选层以及采动影响条件下煤储层渗透率等基础参数变化密切相关。因此,有必要加强基础理论研究,加强采动区地面井抽采参数变化规律的研究,为采动区抽采和产能预测提供理论基础。     

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。     

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。     

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．     

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。     

采动影响区抽采钻井井身固化及抽采效果考察

为提高地面瓦斯抽采效果,对抽采期间钻井进行了窥视,发现当回采工作面推过地面钻井位置后,钻井井壁迅速破坏,无法充分发挥其应有的瓦斯抽采效应。通过对煤层顶板岩层受采动影响顶板活动过程的分析,优化地面抽采钻井井身结构,在原有的施工工艺上增加三开下筛管,增强钻孔的防护强度,抽采浓度提高了1.54.5倍,抽采纯量提高了1.55倍,工作面回风流和回风隅角瓦斯浓度显著下降,抽采效果明显提高。     

地面钻井抽采负压对采空区气体流场分布影响

将采空区视为各向同性多孔介质,构建了采空区气体流场基本闭合方程组,利用FLUENT模拟软件对采空区内部气体流场进行模拟,分析了地面钻井不同抽采条件下的采空区内部气体浓度分布特征,以此研究地面钻井不同抽采负压对采空区气体流场的影响。研究发现地面钻井布置在采空区靠近回风巷20～70 m有利于抽采,且负压抽采可能给采空区带来自然发火的危险,但在采取一定的监控措施下,40～50 kPa的抽采负压是可取的。     

高抽巷瓦斯抽采实践与探索

依兰矿区方正县煤矿放顶煤工作面,采用高抽巷抽采瓦斯方法进行瓦斯治理,有效地降低了采煤工作面和回风流的瓦斯涌出量,提高了通风生产能力,瓦斯治理效果明显,技术经济合理,给安全生产创造了良好的通风条件。     

地面钻井压裂煤层结合井下钻孔瓦斯抽放技术研究

瓦斯灾害严重影响煤矿安全生产。针对山西潞安集团余吾煤业有限公司地质条件和煤层瓦斯赋存状况,以该煤业公司N2105工作面区域作为实验场地,采用地面钻井水力压裂煤层结合井下水平钻孔抽采瓦斯的技术方法抽采瓦斯。抽采1 a采出控制区域内50%-55%的瓦斯含量,而压裂井影响瓦斯抽采速率的半径范围为90-100 m。通过与未压裂区的数据对比分析,得出压裂区抽放率净提高90%,同时得到合理的压裂区钻孔间距较未压裂区钻孔间距应增加1.5-2倍。结果表明:该方法起到了良好的工作面瓦斯抽采效果。     

大直径瓦斯抽排井钻进技术分析

井下瓦斯抽放对煤矿安全生产起着重要的作用,抽采出的瓦斯必须集中输送到地面加以综合利用。建设单独通向地面的瓦斯抽排井与传统的矿井管道布置方式相比,具有明显的优势。由于瓦斯抽排井直径远大于地质勘探与石油钻孔,又比煤矿井筒小得多,因此只能采用钻机施工。归纳总结了瓦斯抽排井的作用与结构形式,并将其分为集中瓦斯抽排井和管道式瓦斯抽排井两种类型。集中瓦斯抽排井可以采用普通凿井法、竖井钻机和反井钻机等方法施工;管道式瓦斯抽排井往往采用机械钻进方式施工,钻进技术的关键是高效排渣、管道安装和管道固定。比较了不同钻机(包括地质钻机、石油钻机、潜孔钻机、竖井钻机和反井钻机等)钻进工艺、不同排渣方式(包括正循环排渣、反循环排渣和自由落体排渣等)的适用范围及优缺点,并对钻孔泥浆中、裸孔内管道安装工艺进行了阐述。指出反井钻机施工瓦斯抽排井的优势,以及需要研究的技术工艺内容。     

高瓦斯厚煤层采动裂隙发育区瓦斯抽采技术

针对高瓦斯厚煤层开采过程中采动裂隙发育区瓦斯涌出量大的问题,通过现场观测得知采空区瓦斯和邻近层瓦斯占工作面全部涌出瓦斯的50％以上,并确定了工作面裂隙带高为15.68～28.68m.基于此,提出了在传统本煤层瓦斯抽采和邻近层瓦斯抽采的基础上,在采动裂隙发育区采用高位钻孔抽采瓦斯的方法进行瓦斯抽采,并确定了瓦斯抽采的相关参数.实践表明:裂隙带邻近层高位钻孔瓦斯抽采效率大于本煤层瓦斯抽采和单纯邻近层瓦斯抽采效率,工作面瓦斯抽采率达53％.     

西铭矿42204综采工作面瓦斯抽采技术应用

本文以西铭煤矿42204工作面地质条件为基础,为有效治理工作面瓦斯,提出了采用本煤层预抽、顶板走向钻孔、走向高位长钻孔以及采空区埋管的方法治理工作面的瓦斯。分析工作面瓦斯抽采效果表明,综合瓦斯抽采方法起到了较好的治理效果,能够保证工作面的安全生产。