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。     

寺河矿区地面采动区L型煤层气井抽采技术研究

根据采动覆岩移动破坏规律,应用物理模拟、数值模拟、理论分析等方法,研究确定了煤矿采动区地面L型井井位、层位和最优井身结构等参数,并对定向技术、完井工艺、安全抽采技术进行了研究,形成完善的煤矿采动区地面L型井抽采技术,实现了采动区瓦斯连续抽采,为解决上隅角和回风巷瓦斯超限问题提供了技术支撑。创立了煤矿采动区地面L型井抽采回采工作面瓦斯的全新抽采模式。抽采周期涵盖工作面回采全过程,取得了良好的抽采效果。实现了回采工作面采动区地面L型井抽采技术在一定程度上替代高抽巷,缩短了采掘接替周期,降低了成本,可解决上隅角和回风巷瓦斯超限,保障了煤矿的安全生产。优化了CH4、O2、CO、负压等主要抽采参数,形成了监测监控安全抽采技术。煤矿采动区地面L型井在晋煤集团寺河矿投运后,连续抽采6个月,纯量最高达35 m3/min,平均22 m3/min,抽采纯量达3万m3/d,浓度最高达96%,平均78%,累计抽采纯量约350万m3,取得了显著的安全和经济效益。     

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。     

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。     

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。     

低瓦斯矿井高产高效工作面瓦斯地面抽采技术

为保障塔山煤矿安全高效开采,基于对工作面瓦斯来源、涌出特点及矿压规律的研究,表明塔山煤矿为低瓦斯矿井,但工作面绝对瓦斯涌出量随煤炭产量的增加而增加,为典型的高强度开采条件下瓦斯涌出矿井。根据"O"形圈理论、采矿"上三带"理论及矿压规律,创新提出一种低瓦斯矿井高产高效工作面瓦斯地面抽采技术,即施工地面垂直采动井组解决回风巷、上隅角及采空区瓦斯治理问题。结果表明:该技术使得回风巷瓦斯浓度降低至0.8%以下,上隅角瓦斯浓度降低至0.4%以下,同时实现了对采空区瓦斯的有效抽采。     

采动区地面井煤层气产能影响数值模拟研究

在建立了采动区瓦斯流动模型方程的基础上,以新疆1930煤矿24312工作面为工程背景,在煤层采动期间对抽采井不同井位、钻井直径、钻井深度的瓦斯抽采效果进行了模拟。计算结果表明：不同工况条件下的抽采井内流速、浓度明显不同,以360 d为抽采期限,当地面井距离回风巷侧壁30 m左右、终孔位于煤层中部、钻井直径210 mm的工况,在该条件下取得了最大的瓦斯抽采量。并以此数值模拟结果来指导运用24312工作面地面井施工,地面井经过180 d运行,回风巷瓦斯降至先前浓度的60%,上隅角瓦斯浓度降至52%。两侧瓦斯浓度下降明显,消除了工作面瓦斯超限的威胁。该模拟结果可为类似采动区地面井的布置提供参考。     

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。     

黄陵一号煤矿瓦斯抽采系统优化研究

为了解决黄陵一号煤矿采煤工作面上隅角瓦斯治理难题,开展了抽采系统优化研究,启用新的地面瓦斯抽采泵站,替代原有井下移动泵站,同时工作面上隅角抽采系统实行双泵双系统抽采,缩短系统的运行距离,确保抽采系统稳定高效运行,同时实现八盘区综采工作面上隅角双泵双系统抽采,合理分配上隅角和本煤层抽采资源分配,加强上隅角瓦斯治理,保障矿井安全生产。     

地面井分区式瓦斯抽采技术体系及工程实践

为有效减少煤层瓦斯含量，实现瓦斯资源的高效利用并降低井下瓦斯治理难度，结合首山一矿现场地质特征，构建了地面井分区式瓦斯抽采技术，旨在实现矿区瓦斯治理体系化。基于采矿活动的时空分布特征，将井田划分为未采区、采动区和采空区，分区建立不同地面井进行瓦斯抽采，实现瓦斯治理向瓦斯利用并重转变。体系化瓦斯治理技术包括地面井井位科学布置、井身结构及施工设计、未采区储层压裂增透和排采与集输工程4部分。综合考虑空间层位、煤层特征、地面位置、煤层回采和瓦斯赋存条件进行地面井井位选取。在采动区，基于煤层回采后垮落带和裂隙带高度，设计采动区直井和L型井井底层位分别位于裂隙带中上部，借助本煤层回采的卸压效果，实现区域内多煤层瓦斯高效抽采。设计了未采区L型井井身、采动区直井井身、采动区L型井井身和采空区直井井身。对未采区煤层进行水力压裂实现煤层增透，选用定向射孔+泵送桥塞式光套管压裂的复合压裂工艺进行煤层压裂，采用深穿透加强弹进行射孔作业，支撑剂采用0.841/0.42 mm石英砂。在首山一矿进行地面井分区式瓦斯抽采技术工程实践，统计了矿区内不同类型地面井瓦斯抽采情况，结果显示：采动区地面井单井瓦斯日产量最高可超...     

高压流体疏通煤矿采动区L型井方法研究

随着煤矿井下采煤工作面推进,采动区L型井裂隙会被煤粉或其它杂质堵塞,影响地面抽采效果。介绍了高压流体疏通气井,并在胡底矿成功实践,采动区L型井经过3次疏通取得了良好效果,产气量恢复到12 000 m~3/d,稳产时间为53天,降低了工作面特别是上隅角瓦斯浓度,保障了煤矿安全生产。     

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。     

卸压瓦斯运移区“孔-巷”协同抽采布置参数优化及高效抽采

高突矿井瓦斯抽采是治理工作面隅角瓦斯超限的重要手段,各抽采方式布置层位不同,其抽采效果存在明显差异,研究协同抽采各抽采方式的最优布置层位具有重要意义。为提高高抽巷抽采效率实现瓦斯精准抽采,基于“椭抛带”理论,运用Fluent数值模拟软件对协同抽采各抽采方式的布置层位进行模拟研究,分析各布置条件下工作面隅角瓦斯浓度,确定最优布置层位。模拟结果表明协同抽采中各抽采方式布置层位为：高抽巷最优平距25 m,最优垂距30 m,定向长钻孔最优平距在10～20 m,最优垂距在11～21 m。通过对单一抽采与协同抽采进行对比分析,协同抽采中回风侧快速提升区跨度明显增大,使得回风侧经上隅角涌入工作面的瓦斯强度降低,隅角瓦斯得到进一步控制。协同抽采较好解决了工作面回风侧风流引起的相对负压造成上隅角瓦斯大量聚集的问题,隅角涡流所引起的瓦斯聚集现象在长钻孔抽采下逐步消失。优化后的布置参数进行现场应用后,试验工作面在生产期间高抽巷平均抽采纯量为64.79 m³/min,占瓦斯涌出量的79.91%,定向长钻孔平均抽采纯量为9.68 m³/min,减小了风排瓦斯的压力,上...     

高抽巷联合高位钻孔治理上隅角瓦斯合理层位研究

针对黄岩汇煤矿"U"型通风综采工作面高抽巷层位高、错距大,导致的上隅角瓦斯超限问题,提出了高抽巷联合走向倾斜高位钻孔立体化抽采技术来治理上隅角瓦斯涌出。以黄岩汇煤矿15108、15105综采工作面为研究对象,现场跟踪考察了高抽巷和高位钻孔联合抽采的合理布孔层位及上隅角瓦斯治理效果。研究表明:高抽巷层位在50～60 m时,抽采瓦斯纯量稳定,平均抽采纯量可达到80 m3/min,可以有效地阻截邻近层瓦斯涌向采空区,降低采空区瓦斯总量。走向倾斜高位钻孔作为高抽巷的补充措施,其层位布置在煤层顶板以上25～30 m时,能够较好地发挥对采空区上隅角瓦斯流场的干预作用,达到较好的瓦斯防治效果。在联合层位下,高抽巷和高位钻孔联合抽采作用下,能够将上隅角瓦斯浓度控制在0.3%以下,该技术对相似条件下上隅角瓦斯治理具有指导作用。     

U型通风综采工作面瓦斯综合治理技术实践

针对成庄矿U型通风综采工作面回风上隅角瓦斯易积聚、不可控等问题,采用采空区大流量埋管抽放、采空区顶板走向长钻孔抽采、地面采动区L型井抽采和上隅角导风筒抽放综合治理措施,对4322综采工作面的治理效果进行跟踪考察,统计工作面回采期间风排瓦斯量、瓦斯抽采量和绝对瓦斯涌出量的变化对应关系,瓦斯抽采量占比工作面绝对瓦斯涌出量平均值达到70%,上隅角瓦斯浓度可控制在0.8%以下,回风巷瓦斯浓度可控制在0. 6%以下,证明了瓦斯综合治理措施效果良好,U型通风综采工作面实现了安全生产。     

地面L型钻井在屯兰矿12408工作面顶板裂隙瓦斯抽采中应用

为降低屯兰矿12408工作面回采期间采空区瓦斯涌出量,将地面L型钻井应用到瓦斯抽采中。采用数值模拟及理论计算方法确定钻孔布置层位,依据现场地质情况确定钻孔井身结构参数,并对L型钻孔瓦斯抽采效果进行详细分析。现场应用后,12408工作面上隅角、回风巷瓦斯浓度分别降低至0.32%、0.25%以内,达到了降低采空区瓦斯涌出目的。     

大直径钻孔瓦斯抽采技术在高瓦斯矿井中的应用

针对新村煤矿开采的3号煤层综采工作面采空区内瓦斯集中涌出量大、上隅角瓦斯高、治理难度大等问题,对3号煤层瓦斯分布规律及抽采可行性进行研究分析,提出大直径钻孔瓦斯抽采技术治理工作面上隅角采空区瓦斯,并制定大直径抽采钻孔施工方案。现场应用效果表明:大直径钻孔抽采瓦斯浓度达到2%以上,工作面回采期间上隅角瓦斯浓度控制在0.15%～0.65%,回风瓦斯控制在0.1%～0.75%,回采期间未发生过瓦斯超限事故。     

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。     

新安煤矿高位钻孔抽采采空区瓦斯效果分析

针对新安煤矿高位钻孔抽采采空区瓦斯的治理措施,基于采空区瓦斯运移、顶板岩层冒落规律,重点分析采空区瓦斯来源、涌出量以及瓦斯浓度分布特征,利用工作面推进期间煤层顶板上覆岩层卸压变形情况,通过布置钻孔抽采层位,高效、可控高浓度接替抽采采空区瓦斯,从而解决了工作面回风流、上隅角瓦斯超限和工作面瓦斯涌出异常的问题。     

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...