地面鉆井抽采卸壓瓦斯的試驗(yàn)研究

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1、2010年4月礦業(yè)安全與環(huán)保第37卷第2期地面鉆井抽采卸壓瓦斯的試驗(yàn)研究葛春貴，王海鋒，程遠(yuǎn)平，宋慶堯(1．淮北礦業(yè)集團(tuán)公司，安徽淮北234113；2．中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇徐州221008)摘要：為縮短瓦斯抽采工程工期、降低瓦斯治理成本，高效抽采上被保護(hù)層的卸壓瓦斯，在淮北蘆嶺煤礦開展了地面鉆井抽采卸壓瓦斯的工程應(yīng)用試驗(yàn)研究。論述了地面鉆井抽采卸壓瓦斯的技術(shù)原理及抽采卸壓瓦斯的地面鉆井基本結(jié)構(gòu)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，地面鉆井共抽采10個(gè)月，累計(jì)抽采瓦斯量2．484Mm。瓦斯抽采分為增長期、產(chǎn)氣高峰期和衰減期3個(gè)階段，其中，產(chǎn)氣高峰期

2、歷時(shí)4個(gè)月，瓦斯抽采濃度為60％～90％，平均抽采量達(dá)10．6133／rain。配合其他抽采措施，對(duì)應(yīng)中組煤的瓦斯抽采率達(dá)70．6％，殘余瓦斯含量降為5．2m／t，殘余瓦斯壓力降為0．53MPa，消除了中組煤的突出危險(xiǎn)性。最后對(duì)地面鉆井卸壓瓦斯抽采效果的影響因素進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：地面鉆井；卸壓瓦斯；瓦斯抽采；影響因素中圖分類號(hào)：TD712．62文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008—4495(2010)02—0004—03我國的突出煤層透氣性普遍較低，透氣性系數(shù)斷裂帶和彎曲帶』。處于垮落帶內(nèi)的煤層由于開采大多低于0．1m／(MPa·d)，

3、屬于難以抽采煤層¨j。條件受到破壞無法開采。處于斷裂帶和彎曲帶內(nèi)的為提高煤層瓦斯抽采效果，消除突出煤層的危險(xiǎn)性，突出煤層能夠獲得良好的卸壓增透效果，在保護(hù)層實(shí)現(xiàn)突出煤層的安全高效開采，必須在煤層瓦斯抽的保護(hù)范圍內(nèi)，突出煤層地應(yīng)力降低、裂隙發(fā)育，煤采過程中采取相應(yīng)的煤層增透措施。采用保護(hù)層開層瓦斯具有良好的卸壓流動(dòng)條件。地面鉆井抽采卸采技術(shù)，可使被保護(hù)煤層卸壓，煤層透氣性增加，被壓瓦斯原理如圖1所示，在煤層瓦斯壓力及抽采負(fù)保護(hù)煤層瓦斯具備流動(dòng)條件，再配合卸壓瓦斯抽采壓的作用下，被保護(hù)層內(nèi)的卸壓瓦斯經(jīng)煤層裂隙及工程，便可實(shí)現(xiàn)突出煤層瓦斯的

4、高效抽采-31。在巖層裂隙向地面鉆井流動(dòng)，通過鉆井抽出，其抽采半保護(hù)層開采過程中，常見的被保護(hù)層卸壓瓦斯抽采徑可達(dá)100～150m。通過地面鉆井的抽采，被保護(hù)方式為高抽巷、頂?shù)装鍘r巷網(wǎng)格式穿層鉆孔抽采。層煤層瓦斯含量下降，進(jìn)而徹底消除突出煤層的危從抽采實(shí)踐來看，抽采效果較好，但抽采工程量大，險(xiǎn)性，實(shí)現(xiàn)突出煤層的安全高效回采。施工工期長，費(fèi)用高。為此，試驗(yàn)研究了地面鉆井抽采被保護(hù)層卸壓瓦斯方法。^^^帆^個(gè)1r1廣—^^^^^l^1地面鉆井卸壓瓦斯抽采原理／f＼被保地面鉆井只適用于對(duì)上被保護(hù)層的瓦斯抽采，而不適用于下被保護(hù)層的瓦斯抽采。

5、保護(hù)層開采／一了．-r、=斷f、巴。＼被保后，頂?shù)装迕簬r層發(fā)生移動(dòng)變形，應(yīng)力場(chǎng)和裂隙場(chǎng)重一新分布。頂?shù)装鍍?nèi)裂隙發(fā)育，地應(yīng)力下降，但隨著向!：J頂?shù)装迳畈康难由?，其影響作用逐漸減小。根據(jù)裂隙的發(fā)育特征，將頂板煤巖層從下至上分為垮落帶、蕊圖l地面鉆井抽采卸壓瓦斯原理圖收稿日期：2009—04—20；2010—01—03修訂基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50674089)；國家重點(diǎn)2地面鉆井的布置及施工基礎(chǔ)研究計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2005CB221503)；國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(70533050)2．1工作面概況作者簡(jiǎn)介：葛春貴(

6、1965一)，男，安徽懷遠(yuǎn)人，碩士研究淮北蘆嶺煤礦為雙突礦井，建礦以來共發(fā)生多生，現(xiàn)任淮北礦業(yè)集團(tuán)總工程師。次煤與瓦斯突出事故。保護(hù)層試驗(yàn)工作面——．．2010年4月礦業(yè)安全與環(huán)保第37卷第2期Ⅱ1048工作面位于Ⅱ104采區(qū)西翼，工作面上限標(biāo)2．2．1表土段高?548570m，下限標(biāo)高一566～一582m，工作第四系表土層采用311mm牙輪鉆頭鉆進(jìn)至面走向長310m，開切眼面長220m，收作線面長基巖，鉆井深度為256．09m，并取芯驗(yàn)證后，安設(shè)100m，傾角5?！?。，煤層厚度2．3～2．6m。煤層頂@273mm×9mm護(hù)壁套管，

7、套管絲扣連接，并外焊板以中粒砂巖為主，工作面及地面鉆井布置如圖22～3塊50mm×300mm×6mm鋼板，以防止地層采所示。對(duì)應(yīng)的中組煤上被保護(hù)層8煤、9煤層瓦斯壓動(dòng)后套管于絲扣處斷脫。套管與井壁外環(huán)間隙用力為3．2MPa，瓦斯含量為l8．2m。／t，地面鉆井抽采42．5硅酸鹽高強(qiáng)水泥進(jìn)行全井封閉，直至井口返出純的中組煤總厚度達(dá)13m，煤層瓦斯儲(chǔ)量豐富。水泥漿，共用水泥10t、三乙醇胺50kg、食鹽50kg。2．2．2基巖段基巖部分原設(shè)計(jì)@273mm鉆頭鉆進(jìn)至7煤頂板5．5m，即462．5m。施工中通過取芯驗(yàn)證，7煤頂板為29m厚的泥

8、巖和粉砂巖，托不住@177．8mm套管，最后將@216mm的孔深改為436．28m，全井安設(shè)@177．8mm×9．17mm石油地質(zhì)套管，材質(zhì)為N80，套管外接箍絲扣連接。套管與井壁及一II【@273mm管內(nèi)壁的環(huán)狀間隙全