地面卸压瓦斯抽采钻井压盘止水器改进与应用

地面卸压瓦斯抽采钻井二开套管固井,如何防止水泥浆进入花管段堵塞瓦斯出气通道,一直是钻井施工的重点和难点。老式压盘止水器从几年来实际应用的情况看,止浆效果良好,但也偶有发生二开套管固井时压盘止水器被压穿,导致水泥浆进入花管的情况。针对老式压盘止水器存在的缺点,我们对压盘止水器从止浆材料和限制压缩长度方面进行了改进,取得非常显著的效果,新型压盘止水器的应用,更好地保障了二开固井的质量和地面钻井瓦斯抽采量,极大地推动了地面卸压瓦斯钻井技术的创新与应用。

基于采空区地面井抽采数据评估煤矿卸压开采性能研究

采空区地面井(SGV)作为一种卸压式煤矿瓦斯开采防突技术已被成功实施和应用,掌握卸压开采与地面井之间的内在联系对煤矿安全生产是非常必要的,然而,目前对该方向的实证分析和描述性分析还不够充分。本文以乡宁焦煤某矿4个工作面的29个采空区地面井为例,对采空区的总瓦斯流量进行了分析,包括排气压力、地面井直径、生产数据、到工作面的距离等内容,将煤层瓦斯流量的演化划分为急剧上升阶段、下降阶段和稳定阶段。结果表明,煤层降压作用和透气性增强是造成急剧上升阶段的主要原因,下降阶段则是煤层逐渐压实和瓦斯压力下降引起的,其后者是主控因素。与不加卸压开采的直接抽采工艺相比,瓦斯抽采量增加了328.67倍,说明卸压开采显著提高了瓦斯抽采效果。

煤矿区卸压瓦斯的地面钻井抽采模式与应用

地面钻井是一种高效的卸压瓦斯抽采技术。针对钻井抽采与煤层赋存条件的适用性问题,归纳出地面钻井抽采被保护层卸压瓦斯消突、地面钻井控制单一煤层卸压瓦斯流场的两种模式。工程应用效果表明,钻井抽采卸压瓦斯效果显著,可彻底消除突出煤层的突出危险性和有效控制采空区瓦斯涌出。

地面钻井抽采远距离保护层卸压瓦斯模拟分析

为研究地面钻井抽采远距离保护层卸压瓦斯效果,以朱仙庄矿Ⅱ1055工作面为例,运用Fluent模拟研究地面钻井抽采下采空区瓦斯分布状况和钻井的抽采效果。结果表明:高浓度卸压瓦斯会堆积在裂隙带和弯曲下沉带内,采空区中部的瓦斯受地面钻井的影响要小于进、回风侧。随着地面钻井距工作面距离的增加,钻井抽采纯量和抽采浓度都会出现先升高后降低的趋势,钻井布置在回风侧且距工作面60~70 m时抽采效果最佳。

地面钻井抽采卸压煤层及采空区瓦斯的流量计算模型

以神华宁夏煤业集团乌兰煤矿地面钻井瓦斯抽采系统为研究背景,根据质量守恒和能量守恒定律,建立了确定地面钻井抽采卸压煤层及采空区瓦斯流量的数学模型,采用该模型对乌兰煤矿保护层开采区域钻井抽采的不同瓦斯源的流量进行了计算,结果表明,2、3号卸压煤层瓦斯抽采量占总抽采量的52.0%～89.1%,充分反映了保护层开采具有显著的卸压效果。

地面钻井抽采卸压瓦斯的试验研究

为缩短瓦斯抽采工程工期、降低瓦斯治理成本,高效抽采上被保护层的卸压瓦斯,在淮北芦岭煤矿开展了地面钻井抽采卸压瓦斯的工程应用试验研究。论述了地面钻井抽采卸压瓦斯的技术原理及抽采卸压瓦斯的地面钻井基本结构。根据试验结果,地面钻井共抽采10个月,累计抽采瓦斯量2.484Mm3。瓦斯抽采分为增长期、产气高峰期和衰减期3个阶段,其中,产气高峰期历时4个月,瓦斯抽采浓度为60%～90%,平均抽采量达10.6m3/min。配合其他抽采措施,对应中组煤的瓦斯抽采率达70.6%,残余瓦斯含量降为5.2m3/t,残余瓦斯压力降为0.53MPa,消除了中组煤的突出危险性。最后对地面钻井卸压瓦斯抽采效果的影响因素进行了分析。

地面钻井抽采采动卸压瓦斯来源分析

为了考察地面钻井对上覆远距离煤层卸压瓦斯的抽采效果,通过淮南潘一矿地面钻井抽采采动卸压瓦斯的现场试验,对地面钻井抽采瓦斯来源进行了分析。结果表明:运用地面钻井抽采多煤层卸压瓦斯时,地面钻井具有抽采采空区瓦斯和上覆远距离煤层卸压瓦斯的双重作用,但以抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯为主,以抽采采空区瓦斯为辅,地面钻井抽采13煤卸压瓦斯量占总抽采量的75.0%,对在采动影响范围内的13煤的瓦斯抽采率达到了27.5%,局部区段的瓦斯抽采率达到了35.3%;运用保护层开采和地面钻井抽采采动卸压瓦斯相结合的技术,对上覆远距离被保护煤层的卸压瓦斯起到良好的抽采效果,为后期上覆煤层的安全高效开采提供保障。

地面钻井抽采被保护层采动区卸压瓦斯技术研究

为了保证淮南矿区地面钻井能对被保护煤层卸压瓦斯进行有效抽采,实现被保护层的高瓦斯强突出煤层转变为低瓦斯煤层,基于下保护层工作面开采时,上覆关键层覆岩移动变形裂隙分布状况和不同岩(煤)层段的覆岩移动剪切破断机理,提出了淮南矿区抽采上覆被保护层卸压瓦斯的地面钻井设计参数和结构工艺,通过将地面钻井布置在工作面采动裂隙发育的“O”型圈内或中部离层裂隙发育区,钻井结构设计为采用软岩层、远岩层强抗固井,近岩层、硬岩层扩孔避让护井,减少钻井剪切破断。结果表明:平均单井抽采瓦斯量272万m^3,钻井直径提高38%,抽采量提高69%,被保护层13-1煤瓦斯含量由9.02 m^3/t降至3.61 m^3/t,瓦斯压力由3.8 MPa降至0.2 MPa,取得了良好的安全经济效益。

采动卸压区地面钻井抽采诱导煤自燃研究现状与分析

分析了地面钻井抽采瓦斯过程对采动区“三带”分布影响的研究现状,从瓦斯对煤自燃的影响、地面钻井分布位置以及地面钻井抽采负压三个方面阐述了地面钻井对采动区煤自燃的影响,表明了一定浓度的瓦斯对煤自燃可以产生抑制作用,煤在低浓度瓦斯环境下放热量和放热速度降低,瓦斯会对煤中与煤自燃有关的官能团的产生起到抑制作用。地面钻井是通过增大采空区一定区域的漏风量来影响采空区“三带”的分布。地面钻井的分布位置对于采空区“三带”分布的影响大于抽采负压对“三带”分布的影响。总结研究成果,分析研究中存在的不足和需改进之处,提出之后研究的大致方向,以期为相关工作提供参考。

地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的试验研究

以地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯原理为基础,对淮南潘一矿地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯技术进行了试验研究。试验结果表明,在开采下保护层的同时配合上覆远距离被保护煤层的地面钻井瓦斯抽采,能有效降低上覆远距离被保护煤层的瓦斯含量,提高下保护层对上覆煤层的有效保护高度和保护效果。该技术对同类型矿区中低透气性、高瓦斯上覆远距离突出煤层的瓦斯抽采和突出防治具有一定的借鉴和指导意义。

地面钻井抽采远距离上覆被保护层煤层卸压瓦斯实践研究

根据潘一煤矿11_(-2)煤保护层工作面回采时利用地面钻井抽采上覆13_(-1)煤被保护层卸压瓦斯的实践,分析了地面钻井抽采卸压瓦斯的相关影响因素,总结了地面钻井布置必须尽可能远离采空区,必须根据地面钻井抽采量衰减规律合理确定抽采时间。

卸压开采地面钻井抽采的数值模拟研究

卸压开采地面钻井抽采是煤与瓦斯共采的关键技术之一,是提高瓦斯采出率确保高瓦斯突出煤层安全高效开采的重要措施。在现有研究的基础上,综合岩体渗透率与应力的指数关系、岩体渗透率与塑性裂隙发育情况的关系以及采空区内破碎岩体压实过程中渗透率的变化情况,运用FLAC3D内嵌的FISH语言对渗流模式进行二次开发。结合淮南某矿卸压开采地面钻采的实际地质条件,运用所建模型模拟了卸压抽采过程中围岩渗透率的变化情况,掌握了被保护层、采空区以及钻孔周围渗透率的分布情况。在此基础上进行了钻采瓦斯的渗流计算,在验证地面瓦斯抽采效果的同时掌握了卸压抽采瓦斯的渗流路径:认为被保护层瓦斯除了直接涌入抽采钻井,大部分瓦斯首先渗流至邻近岩体,再通过层间岩体涌入瓦斯抽采钻孔。通过淮南某矿卸压抽采过程中的抽采实测数据以及邻近工作面裂隙带实测数据验证了数值模型的正确性。

淮南矿区保护层开采卸压范围及瓦斯抽采地面井部署

以保护层卸压开采和卸压瓦斯地面井抽采工程实践取得的大量资料为基础,结合采区上覆岩层变形变位检测和煤岩层力学性质实验室测试结果,总结了煤与煤层气开采地质条件,讨论了确定保护层开采有效卸压范围的方法,得到了淮南矿区保护层开采有效卸压范围的结果,分析了其对卸压瓦斯地面井部署的影响,提出了淮南矿区卸压瓦斯地面井部署的建议。研究结果表明:淮南矿区11-2保护层的最大有效保护距离为117 m,11-2保护层的开采对13-1被保护层的保护是有效的;走向有效卸压保护角为64°,倾向有效卸压保护角下方为77°、上方为83°,被保护层的卸压范围相对于保护层下部内错15.4 m,上部内错8.2 m;地面井应部署在走向上距始采线37 m外,倾向上靠近回风巷13～30 m之间的位置。研究结果对实现煤层气高效、持续、稳定的抽采和煤与煤层气共采意义重大。

131105综采面地面钻孔抽采煤层卸压瓦斯技术研究

为了合理布置地面抽采瓦斯钻孔,基于矿山压力与顶板控制理、保护层开采理论等,研究了地面钻孔平面布置和结构,地面钻孔抽采瓦斯量和抽采瓦斯浓度随工作面距钻孔距离的变化规律,同时利用双示踪技术对地面钻孔抽采范围进行了测试,综合考察了地面钻孔抽采煤层卸压瓦斯的有效范围。结果表明:地面钻孔抽采瓦斯有效范围不小于200m。

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。

乌兰煤矿地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的技术实践

介绍了乌兰煤矿利用地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的技术,实践表明,在开采下保护层的同时配合地面钻井抽采上覆远距离被保护煤层的卸压瓦斯,能有效降低上覆远距离被保护煤层的瓦斯含量及瓦斯压力,取得较好的保护效果。总结了影响地面钻井抽采效果的因素及优缺点,为选用地面钻井抽采方法提供一定的借鉴和指导。

地面钻井抽采瓦斯技术研究

在分析煤矿瓦斯抽采理论、抽采技术等基础上,对地面钻井抽采瓦斯技术进行优化,并提出合理布置钻孔、“一井三用”等改进措施。通过在某煤矿工作面上的瓦斯抽放实践,上隅角瓦斯超限问题得到良好解决,证明该技术抽采采空区瓦斯的效果显著。

地面钻井抽采远距离下保护层卸压瓦斯的应用

在煤与瓦斯突出矿井中，开采保护层是有效地区域消突技术手段。我国形成了保护层开采瓦斯综合治理技术体系，有效地解决了保护层工作开采过程中瓦斯问题。被保护煤层卸压瓦斯的抽采技术不断地发展，其中地面钻井抽采技术能够高效地抽采出被保护层的卸压瓦斯及其开采时的采空区的瓦斯。实践证明，通过对矿井瓦斯的有效抽采，可以使矿井的通风管理、瓦斯治理工作稳步提高，矿井安全可靠度增强。

地面“L”型井压裂超大区域瓦斯治理技术工程实践

韩城矿区主要采用底板巷穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯治理模式,存在钻孔工程量大、成本高、采掘接续紧张等问题。王峰煤矿作为韩城矿区新建现代化矿井,积极探索瓦斯治理新模式,推行大区域瓦斯治理,以大区域空间治理赢取局部治理时间,通过实施地面“L”型井顶板压裂,超前大范围压裂卸压增透预抽区域瓦斯,降低煤层瓦斯压力和含量,减少井下预抽煤层钻孔施工过程中的喷孔风险,缩短灾害治理时间,解决瓦斯治理与矿井生产在时间、空间上的冲突,为后期优化井下预抽方案打下基础。

地面井抽采卸压瓦斯技术在新疆大倾角多煤组矿区的应用

针对新疆艾维尔沟矿区大倾角多煤组地表岩层移动与覆岩破坏特征,分析了大倾角多煤组地面井失稳机制,合理选择了地面井位置,优化了钻固井工艺及井身结构,并进行了适用性试验考察。试验工作面推过后井身结构稳定,套管基本未发生异常变形破坏,地面井抽采瓦斯持续稳定,可为新疆矿区大倾角多煤组地面井高效抽采瓦斯提供技术支撑及示范作用。