[發明專利]煤礦區煤層氣四區聯動井上下聯合抽采方法

在審

• 申請號: 202210140282.X
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN115341877A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 李國富;季長江;李軍軍;張江華;魯博;陳召英;王維;邵顯華;趙晉斌;張躍崢;陳鵬;田慶鈴
• 申請（專利權）人: 易安藍焰煤與煤層氣共采技術有限責任公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/30;E21B43/26;E21B7/04;E21F7/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

本發明涉及一種煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方法；依據時空關系和采掘先后順序，將煤礦區劃分為規劃區、準備區、生產區、采空區；規劃區采用地面預抽的方式進行提前抽采；準備區采用井上下聯合抽采方式；生產區采用區域遞進式順層鉆孔、高位定向長鉆孔、穿層鉆孔進行井下抽采，地面利用地面采動直井、地面采動L型井進行抽采；采空區通過施工采空區地面垂直井抽采。煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采模式根據礦區范圍內煤層氣及煤炭資源稟賦特點，結合煤層氣抽采技術與煤炭開采工藝，對全礦區所有可采煤層氣進行了煤礦開采前、開采中及開采后的全時段精準科學抽采，實現煤層氣與煤炭兩種資源安全高效協調開發。

技術領域

本發明屬于煤炭與煤層氣協調開發技術領域，具體涉及一種煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方法。

背景技術

在一次能源消費中煤炭仍占主體地位，而礦井瓦斯仍是煤礦生產的頭號威脅，煤礦區煤炭開采過程中煤層瓦斯含量、壓力不斷增大，瓦斯涌出量增加，導致煤炭安全生產問題不斷凸顯，威脅煤礦安全生產，嚴重制約了煤炭工業的發展。開展煤礦區煤層氣（瓦斯）地面超前預抽，可以在煤礦生產前降低井下煤層瓦斯含量，減小井下瓦斯抽采壓力，提高抽采效率，保障礦井安全生產。在第一階段，開始探索采煤采氣一體化，地面煤層氣開發、井下煤層氣抽采與煤礦生產相結合的問題。在第二階段，進行了煤礦區煤層氣與煤炭協調開發模式初探，并首次提出了適合高瓦斯礦區特點的“三區（煤炭生產規劃區、煤炭開拓準備區、煤炭生產區）聯動”立體抽采模式。但隨著煤礦開采深度的不斷增加，煤層煤體結構、滲透性變差，地應力、瓦斯含量不斷增大；同時，礦井采掘規模迅速擴大，瓦斯涌出量增加，導致煤炭安全生產問題不斷凸顯，對煤層氣與煤炭協調開發提出了更高的要求。

發明內容

本發明為了解決煤礦區煤與煤層氣協調開發問題，提高煤層氣抽采和礦井生產效率，保障礦井安全生產，提出了煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方式，最大限度實現兩種資源經濟、綠色、安全、高效開發。

本發明提供了如下技術方案：一種煤礦區煤層氣“四區聯動”井上下聯合抽采方法，依據時空關系和采掘先后順序，將煤礦區劃分為規劃區、準備區、生產區、采空區；規劃區為煤炭資源在5年以后才進行采煤作業的區域；準備區為3～5年內即將進行回采的區域；生產區為煤炭生產礦井的現有生產區域；采空區為煤礦作業過程中，將地下煤炭開采后留下的區域；規劃區采用地面預抽的方式進行提前抽采，包括地面預抽垂直井、地面預抽水平井；準備區采用井上下聯合抽采方式，通過井下定向長鉆孔與地面采動直井的壓裂影響區溝通，利用壓裂影響區提升滲透率；生產區采用區域遞進式順層鉆孔、高位定向長鉆孔、穿層鉆孔進行井下抽采，地面利用地面采動直井、地面采動L型井進行抽采；采空區通過施工采空區地面垂直井抽采。

進一步地，規劃區、準備區、生產區和采空區“四區”的劃分隨煤礦采掘推進、抽采時間的延長和煤層氣含氣量及瓦斯壓力的變化而呈動態演變，煤層含氣量大于16 m³/t，瓦斯壓力高于0.74MPa的區域進行地面預抽；在含氣量8～16 m³/t區域采取井上下聯動抽采；含氣量低于8 m³/t，瓦斯壓力低于0.74MPa的區域，實施井下區域遞進式抽采；規劃區預抽5～10年后轉化為準備區，準備區抽采3～5年后轉化為生產區，生產區在煤炭回采完成后則轉化為采空區。

進一步地，地面預抽垂直井為套管完井，采用二開井身結構，一開采用直徑Φ311.1mm的鉆頭，下入Φ244.5mm的套管，二開采用Φ215.9mm的鉆頭，下入Φ139.7mm的套管，套管下至目的煤層以下30m；