[發明專利]一種頂板離層水與煤系氣協同疏排方法

有效

• 申請號: 201811493867.X
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109339746B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 吳財芳;房孝杰;劉寧寧;劉小磊;張和偉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/30;E21F7/00;E21F16/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 胡定華

本發明公開了一種頂板離層水與煤系氣協同疏排方法，包括：直井、水平井、水平井水平段、水平井豎直段、水平井造斜段、密封裝置、采空區、煤層、彎曲下沉帶、工作面、堅硬巖層、軟弱巖層、離層空間、未采區，包括以下步驟：①單采煤層氣階段；②疏水采氣同步進行階段；③單疏頂板離層水階段。本發明中將煤系氣排采、煤炭生產、礦井離層水害防治相結合，既可以降低煤炭回采時煤層、工作面、采空區和巷道中的瓦斯含量，減輕瓦斯對煤礦安全生產的危害，又可以在煤炭采動的影響下促進甲烷的解吸產出，增大煤系氣產量，還可以防治煤礦采空區頂板中離層空間中的離層水，預防次生頂板離層水害事故的發生，具有很大的經濟效益和社會效益。

技術領域

本發明涉及技術領域，特別是涉及一種頂板離層水與煤系氣協同疏排方法。

背景技術

我國煤礦水害頻發，雖然常規水害防治技術及防治能力處于國際領先水平，但在沒有較強含水層的條件下出現的頂板次生離層水害方面，防治難度仍然較大，此類水害具有危害大、瞬間涌水量大、前兆不明顯、總水量較小、存在周期性的特征，成為危害礦井安全生產的一種隱患，但目前離層水害的防治難度較大，研究成果仍集中于離層形成機理、分布規律等方面，且防治成本較高，因此，提出一種經濟有效的礦井離層水治理方法具有重要的理論及現實意義。

現有的煤系氣排采方法多樣，包括直井、叢式井、U型井、多分支水平井等多種類型，但我國煤層普遍具有孔隙度和滲透率低的特點，因此產量較低，經濟效益較差。

專利文獻CN10481131A，專利名稱為“一種煤層氣井上下立體聯合抽采方法”中并未披露疏水采氣同步進行階段和單疏頂板離層水階段，只是單一的排采煤層氣，該專利雖然可以實現對煤層氣的井上下立體聯合排采，但卻無法解決受煤層采動影響導致的水平井套管被圍巖破壞而無法繼續排采煤層氣的難題，也無法兼顧與礦井安全生產相關的其他問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種頂板離層水與煤系氣協同疏排方法，將煤系氣排采、煤炭生產、礦井離層水害防治相結合，既可以降低煤炭回采時煤層、工作面、采空區和巷道中的瓦斯含量，減輕瓦斯對煤礦安全生產的危害，又可以在煤炭采動的影響下促進甲烷的解吸產出，增大煤系氣產量，還可以防治煤礦采空區頂板中離層空間中的離層水，預防次生頂板離層水害事故的發生，具有很大的經濟效益和社會效益。

本發明所采用的技術方案是：一種頂板離層水與煤系氣協同疏排方法，所述煤巖層剖面結構包括U型井和排采裝置以及采空區、煤層、彎曲下沉帶、工作面、堅硬巖層、軟弱巖層、離層空間和未采區，所述U型井包括直井、水平井、水平井水平段、水平井豎直段和水平井造斜段，所述排采裝置包括管式泵、油管、抽油桿、常規套管、玻璃鋼套管、塑性對接管和密封裝置，所述疏排方法包括以下步驟：①單采煤層氣階段，在煤炭回采之前，對U型井的水平井水平段進行常規套管定向射孔和分段水力壓裂，射孔方向垂直向下，直井主要進行排水作業，水平井采氣，壓裂裂縫對煤層及煤層頂板中的煤系氣進行抽采，抽采方式為負壓抽采，依據U型井一般采氣年限為8~10年的統計結果，為保證采氣效益，設定排采時間為8年；

②疏水采氣同步進行階段，在單獨采氣8年后，煤層開始回采，采空區形成之后，利用密封裝置在水平井水平段對應于工作面位置的常規套管進行封隔，將水平井水平段分隔為兩段，分別是采空區疏水段和未采區采氣段，對未采區煤系氣繼續排采，并對采空區彎曲下沉帶離層空間中的離層水進行疏干，此時，未采區靠近采空區一側煤層受到工作面采動影響，進一步降壓解吸，增大水平井日產氣量；

③單疏離層水階段，在工作面持續向前推進，直至工作面臨近水平井豎直段對應位置，關閉密封裝置，此時，在水平井水平段及其上的彎曲下沉帶范圍內形成了多組離層空間，上層離層空間中的離層水被裂隙導通，向其下的離層空間內導水，此時利用直井、水平井豎直段以及未被圍巖破壞的水平井水平段同時進行疏水，防止離層突水事故發生，保證井下工作面安全，待工作面回采完成后，封井。