[發(fā)明專利]低透氣煤層群井上下聯(lián)合煤與煤層氣共采方法

有效

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• 申請日: 2019-12-29
• 公開（公告）號: CN111042791B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 張江華;李兵;張永成;徐云;張為
• 申請（專利權(quán)）人: 山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21F7/00;E21C41/18
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

本發(fā)明針對低透氣性瓦斯突出礦井，具有滲透性低、含氣量低的特點的煤儲層，通過開采保護層與地面瓦斯抽采相結(jié)合，使臨近煤層快速卸壓，地面高效快速抽采煤層氣，提出一種井上下聯(lián)合抽采煤層氣，煤與煤層氣邊抽邊采的共采技術(shù)體系。從而最大限度代替高抽巷和底抽巷，有效降低煤礦瓦斯治理成本，增加地面煤層氣井產(chǎn)量，降低煤礦瓦斯突出風險和瓦斯超限事故出現(xiàn)頻率，提高采煤效率，實現(xiàn)煤礦開采的安全高效。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于煤與煤層氣共采技術(shù)領域，更具體的說是針對采用保護層開采技術(shù)的低透氣性煤層群瓦斯突出礦井，一種井上下聯(lián)合煤與煤層氣共采方法。

背景技術(shù)

目前，大部分低透氣性瓦斯突出礦井的瓦斯抽采方法采用的是“淮南模式”，即保護層開采模式。該模式在保護層開采后，形成采空區(qū)對臨近煤層卸壓，使臨近煤層的透氣性增加，瓦斯由吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)為游離狀態(tài)。被保護煤層開采前，仍需要提前3年甚至更長時間，通過底抽巷或者高抽巷與穿層鉆孔等多種措施相結(jié)合的方式進行井下瓦斯預抽。在開采卸壓煤層時，仍然存在瓦斯突出風險和瓦斯超限事故，瓦斯抽采成本較高。以晉煤集團寺河礦為例，井下瓦斯成本為12-15元/方，地面瓦斯抽采成本為2-5元/方。

對于低透氣性瓦斯突出礦井，煤儲層具有滲透性低、含氣量低的特點。通過煤層氣井地面預抽的方法，由于煤層滲透率低，氣井產(chǎn)量低，成本高，往往抽采效果不理想，投資回收期較長。因此，需要一種開采保護層與地面瓦斯抽采相結(jié)合，井上下聯(lián)合抽采煤層瓦斯，煤與煤層氣共采技術(shù)。降低煤礦瓦斯治理成本，增加地面煤層氣井產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了有效降低低透氣煤層煤層氣抽采成本，增加地面煤層氣井產(chǎn)量。

進而提供了一種低透氣煤層群井上下聯(lián)合煤與煤層氣共采方法，具體包括以下步驟：

1）開采保護層，開采保護層時，結(jié)合井下巷道通風系統(tǒng)，利用地面采動井進行煤層氣負壓抽采；

2）工作面回采形成采空區(qū)后，如果采動井井身結(jié)構(gòu)未發(fā)生破壞，則利用采動井對采空區(qū)煤層氣進行負壓抽采，如果采動井井身結(jié)構(gòu)因破壞嚴重不能繼續(xù)抽采，則對采動井進行封堵，在采空區(qū)鉆進采空區(qū)井；

3）保護層開采完后，利用穿越煤柱井和穿越采空區(qū)井，對臨近卸壓層進行地面瓦斯抽采；

4）選擇煤層氣含量最先降至8m³/t以下的臨近卸壓層進行煤炭開采，對穿越煤柱井和穿越采空區(qū)井進行封井；開采過程中繼續(xù)采用采動井和采空區(qū)井進行煤層氣抽采。

進一步地，步驟1所述采動井布置在距離回風巷40-50m范圍內(nèi)，采動井之間的距離控制在80-200m范圍內(nèi)，根據(jù)煤層實際瓦斯含量和瓦斯超限頻率合理設置采動井到回風巷的距離及井距。

進一步地，所述采動井鉆井整體結(jié)構(gòu)為三次鉆進設計，一開鉆井終孔位置鉆過風化帶巖層至基巖以下10m位置；二開鉆井終孔位置為保護層位置；三開為通井，二開水泥候凝后三開掃孔至孔底，確保井筒內(nèi)暢通。

進一步地，步驟2所述的采空區(qū)井井身結(jié)構(gòu)為：一開鉆入穩(wěn)定基巖10m后，下入表層套管固井；二開鉆至采空區(qū)落空止鉆，如無較大含水層，則二開不固井；如地層涌水較大，則二開固井深度為采空區(qū)裂隙帶之上最下一層含水層，三開鉆至采空區(qū)落空止鉆，如鉆遇采空區(qū)且產(chǎn)氣良好，則安裝機器抽采，三開下入割縫套管護壁；如鉆至煤柱，采用造斜或小型壓裂以溝通采空區(qū)，如鉆至積水區(qū)，可視積水量情況下泵排水或做報廢封井處理。

進一步地，所述穿越煤柱井和穿越采空區(qū)井井身結(jié)構(gòu)為：一開鉆穿黃土及地表松散巖石層，至穩(wěn)定基巖下10m終孔；下入鋼級J55表層套管，采用常規(guī)密度水泥固井，水泥返高至地表；二開鉆至采空區(qū)底板22m下，下入鋼級N80的技術(shù)套管，封固套管底口，水泥返至采空區(qū)底板，如果未鉆遇采空區(qū)，則鉆過保護層，水泥返高到地面或者距離保護層頂板200m；三開鉆過下伏煤層30m后完鉆，下入鋼級N80生產(chǎn)套管，水泥返高至距離下伏煤層頂板200米處。