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过4万m^(3),单井累计瓦斯抽采量高达259.7万m^(3),井田区域内目前在抽钻井11口,累计抽采量高达1425.2万m^(3)。现场效果检验表明实施地面井分区式瓦斯抽采技术可实现瓦斯的高效抽采,形成了“采一层治多层”的瓦斯治理模式。

超长工作面CO2相变致裂分区增透高效抽采技术试验研究

针对超长工作面抽采时间不均衡导致抽采达标时间长的问题,提出了工作面分区增透高效抽采技术,运用分组试验和理论分析的方法,研究了不同布孔工艺参数条件下CO2相变致裂对低透煤层瓦斯抽采的增透作用规律,并在试验工作面进行了工业应用。研究结果表明:CO2相变致裂技术对低透煤层增透促抽效果良好,与未致裂抽采相比,采用间距20,10,5 m致裂孔致裂条件下进行抽采时煤层透气性系数分别提高1. 8,2. 6,5. 8倍,平均抽采体积分数分别提高1. 9,3. 5,4. 2倍,平均抽采纯量分别提高2. 4,4. 2,6. 2倍。试验工作面应用分区增透高效抽采技术后,整个工作面形成后仅需抽采87 d即可达标进行回采,显著缩短了抽采周期,对高瓦斯低透煤层缓解采掘接替紧张及提高瓦斯抽采效率具有重要借鉴意义。

深部高瓦斯矿井大采高工作面立体抽采瓦斯技术

为了有效提高瓦斯抽采效率,以黄陵二号煤矿瓦斯(油层气)抽采为研究对象,采用现场调查、数值计算和现场监测等方法,综合分析深部高瓦斯矿井瓦斯(油层气)涌入路径,实施了综合立体抽采技术。工作面存有的4个砂岩储气层,均受采动影响,其分别处于上覆岩层的弯曲下沉带、垮落带和裂隙带之间,以及底部扰动范围,为采空区和工作面涌出瓦斯源。依据上覆岩层结构和采动影响程度,将抽采区分为采空区、采动区、未采煤层区,建立动态综合立体抽采技术。研究结果表明:工作面综合抽采技术实现了空间全覆盖的瓦斯抽采,各位置抽采量增加、瓦斯浓度降低。围岩及采空区瓦斯体积分数降低了40%、68%、41%。综合抽采技术提高了矿井的瓦斯抽采率,为矿井开采瓦斯治理提供了有力支撑。

黄陵矿区立体抽采技术实践应用

矿井瓦斯是制约矿井安全生产重要因素之一。以黄陵二号煤矿瓦斯(油层气)抽采安全防控为目标,采用现场调查和现场监测等方法,综合分析深部高瓦斯矿井瓦斯(油层气)分布特征,实施具有针对性的综合立体抽采技术。研究表明:工作面的4个砂岩储气层,均受采动影响分别处于下沉带、垮落带和裂隙带之间、底部扰动范围内,为采空区和工作面提供瓦斯灾害源。根据岩层结构和采动影响,将整个抽采分为采空区、采动区、未采煤层区,建立动态综合立体抽采技术。通过现场对各位置瓦斯-油层气含量进行探测。评价结果表明:工作面综合抽采技术实现了空间全覆盖的瓦斯抽采,各位置抽采量增加、瓦斯浓度降低。围岩、煤层、采空区瓦斯浓度分别降低了40%、68%、41%。综合抽采技术提高了矿井的瓦斯抽采率,为矿井开采瓦斯治理提供了有力支撑。

深部开采瓦斯时空间协调抽采模式研究

在分析某矿24060采面"S"型覆岩空间裂隙场内卸压瓦斯涌出规律的基础上,确定了24060采场瓦斯时空间协调抽采模式,采用了上隅角抽采、高位尾巷抽采以及偏"Y"型通风方式等进行瓦斯综合治理,并对上隅角抽采、高位尾巷抽采以及偏"Y"型通风进行了效果评价,得出"S"型覆岩空间裂隙场内的瓦斯抽采主要以高位尾巷和上隅角抽采为主,采空区埋管为辅的抽采模式,有效控制了工作面的瓦斯浓度,保障了工作面的安全高效生产。