CN102168575B

CN102168575B - 煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法

Info

Publication number: CN102168575B
Application number: CN 201110074230
Authority: CN
Inventors: 郭红玉; 苏现波; 倪小明; 夏大平; 刘晓; 宋金星; 蔺海晓; 韩颖; 张双斌
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: CN102168575A

Abstract

煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法，依次包括以下步骤：选择瓦斯含量大于8m³/t且坚固性系数f＜0.5的煤储层；选择煤层底板1-2m为主水平井和分支水平井所在层位；根据主水平井段层位，确定地面井口和造斜点位置；井身结构采用三开结构，主水平井和分支水平井均采用裸眼井；在选定的煤层底板岩层内施工主水平井和分支水平井；在分支水平井段布置炸药点，炸药点之间通过线路相互连接；通过地面引爆所有的炸药；安装瓦斯抽采设备，进行地面瓦斯抽采；在采煤阶段还继续负压抽采瓦斯，起到一井多用的作用。本发明可实现软煤地面瓦斯抽采、达到区域消突，最大限度降低瓦斯突出灾害，兼具开发瓦斯（煤层气）资源。

Description

煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法

技术领域

本发明涉及瓦斯抽采，特别是一种煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法。

背景技术

对瓦斯含量高且煤体松软的煤储层，根据《防治煤与瓦斯突出规定》中的突出参数，极易在煤炭开采过程中诱发突出事故。煤体力学性质差、渗透率低、水敏性强是这类煤层的主要特点。

井下瓦斯抽采的关键在于钻孔的长度和钻孔的稳定性，松软煤层很难施工钻孔，而且钻孔的稳定性差，抽采瓦斯困难。同时储层的渗透性差，抽采半径小，工程代价高，抽采率低。

世界上包括中国在内的煤层气（瓦斯）地面抽采成功的实例，均是在煤体结构相对较好的煤储层中实现的，主要是原生结构和碎裂结构两种煤体结构。但到目前为止，还没有在松软煤层中取得煤层气商业化开发的成功先例。松软煤层中不适用常规地面煤层气开发工艺，即套管—射孔—水力压裂，主要原因是煤体残余强度小且水敏性强，无法形成有效支撑，进行水力压裂后形成的裂缝极易闭合，无法建立瓦斯运移产出所依赖的高导流能力“高速公路”。因储层渗透率过低，既使采用洞穴完井，仅仅在井筒小范围卸压，影响范围很有限，依靠瓦斯的扩散来达到商业化产能几乎是不可能的。水平井（包含分支井）完井技术在低渗煤储层中取得了骄人的成绩，但是前提是井眼必须能够保持完好，这对于松软煤层来说也是行不通的。因此常规的煤层开发工艺还无法解决松软煤层的瓦斯地面抽采问题。

对软煤发育且为多煤层的情形，可以考虑采用保护层的方式来解决瓦斯突出，这在淮南矿区已经得到成功的验证。对于不具备保护层开采单煤层来说，有的采用的开采岩巷来进行瓦斯抽放，代价较高。

目前现有发表的论文涉及的“松动爆破”均是煤矿井下工作面或者掘进头，在煤层中施工常规的钻孔，然后在钻孔中安放炸药，进行的松动爆破。主要目的在于促使应力释放即卸压、破碎煤体、增加煤层透气性（也有的是为了放顶煤，与瓦斯治理无关），这些措施有利于瓦斯治理，但存在弊端：诱导瓦斯突出的风险、煤层硬度必须适合打钻，易成孔、引起瓦斯超限、也存在瞎炮处理和放炮危险性，放炮时要撤人断电，耽误井下生产。

发明内容

本发明目的在于提供一种煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法，实现软煤地面瓦斯抽采、达到区域消突，最大限度降低瓦斯突出灾害，兼具开发瓦斯（煤层气）资源。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯技术，依次包括以下步骤：（1）选择瓦斯含量大于8 m³/t且坚固性系数f＜0.5的煤储层；（2）选择煤层底板1-2 m为主水平井和分支水平井所在层位；（3）根据主水平井段层位，以实现大半径增斜为目的，其中造斜半径在250-500 m之间，确定地面井口和造斜点位置；（4）井身结构采用三开结构，主水平井和分支水平井均采用裸眼井；（5）在选定的煤层底板岩层内施工主水平井和分支水平水平井；（6）在分支水平井段布置炸药点，炸药点之间通过线路相互连接；（7）通过地面引爆所有的炸药，在煤层底板形成相互交叉的裂缝，使岩层内每个分支水平井与煤层通过爆炸裂缝实现沟通；（8）安装瓦斯抽采设备，进行地面瓦斯抽采；（9）在采煤阶段还继续负压抽采瓦斯，起到一井多用的作用。

所述的步骤（5）主水平井和分支水平井布置层位为煤层底板1-2 m范围内，且分支水平井之间的距离在80-100 m。

所述的步骤（6）在分支水平井段每隔30-50 m布置一个炸药点。

本发明针对松软难以成孔的高瓦斯煤储层，由地面向煤层底板施工分支水平井，然后实施松动爆破，建立煤层与底板分支水平井之间瓦斯运移产出的通道，通过地面进行瓦斯抽采，实现松软煤层的区域消突和瓦斯（煤层气）资源开发。

煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法，根据煤层松软、水敏性强和渗透率低的特点，采用在煤层底板施工主水平井和分支水平井，然后在分支井内分段实施松动爆破，依靠炸药能量产生径向裂缝，达到煤层与底板岩层大面积沟通的目标，低渗煤层中的瓦斯通过解吸—扩散方式进入由裂隙和分支水平井搭建的“高速公路”，然后再以渗流方式快速运移产出，达到区域消突兼具开发煤层气（瓦斯）的目的。

煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法的特点是：没有采用水力压裂增透技术，避免了储层水敏性严重的问题；依靠煤层底板裂隙的间接沟通，避免了在煤层中施工钻孔困难的问题；利用多个分支井且每个分支井布置多个爆破点的手段，所产生的径向裂缝最大限度地与煤储层实现“全面接触”，降低了瓦斯扩散距离，使瓦斯快速地进入裂隙和水平井，加快了区域消突的速度；同时也考虑了对煤炭开采的影响，因此水平井及炸药均布置在煤层底板。

附图说明

图1为井身的结构示意图；

图2为煤层底板分支水平井与炸药布置图。

具体实施方式

实施例：如图1、图2所示，煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法，依次包括以下步骤：（1）选择瓦斯含量大于8 m³/t且坚固性系数f＜0.5的煤储层；（2）选择煤层底板1-2 m为主水平井2和分支水平井3所在层位；（3）根据主水平井段层位，以实现大半径增斜为目的，其中造斜半径1在250-500 m之间，确定地面井口和造斜点位置；（4）井身结构采用三开结构，主水平井2和分支水平井3均采用裸眼井；（5）在选定的煤层底板岩层内施工主水平井和分支水平水平井；（6）在分支水平井段布置炸药点4，炸药点4之间通过线路相互连接；（7）通过地面引爆所有的炸药，在煤层底板形成相互交叉的裂缝，使岩层内每个分支水平井与煤层通过爆炸裂缝实现沟通；（8）安装瓦斯抽采设备，进行地面瓦斯抽采；（9）在采煤阶段还继续负压抽采瓦斯，起到一井多用的作用。

针对高瓦斯且松软（松软煤层：煤体结构为碎粒煤或糜棱煤，煤矿俗称“软煤”。）难以成孔的突出储层，在底板施工分支水平井，实施分段松动爆破，通过爆破产生的裂缝实现分支水平井与煤储层的沟通，然后进行地面瓦斯抽放，达到区域消突。

本发明是在煤层底板距离煤层1-2 m的岩层中施工分支水平井，然后在分支水平井内均匀布置炸药，进行松动爆破，煤层底板产生裂隙，使分支井与煤层连通，煤层瓦斯通过扩散，从底板裂隙运移至分支水平井，通过地面井筒产出，实现瓦斯抽采，在后期采煤期间还可以继续负压抽采瓦斯，达到一井多用。

本发明主要特点：分支水平井布置在煤层底板的岩层内；多点炸药布置，产生裂隙覆盖分支井的全部范围；瓦斯通过煤层—底板—分支井—地面产出；针对煤层为松软高瓦斯煤层，在本煤层钻孔或者施工水平井无法成孔，煤层渗透性差；可以达到一井多用的目的。

本发明与以往的井下本煤层钻孔松动爆破区别：

本发明的技术难度：井身结构设计、分支井的轨迹控制、炸药布置与连线。但以往的“井下本煤层钻孔松动爆破”属于常规的打钻—装炸药—爆破，无难度。

Claims

1.煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法，其特征在于：依次包括以下步骤：（1）选择瓦斯含量大于8 m³/t且坚固性系数f＜0.5的煤储层；（2）选择煤层底板1-2 m为主水平井和分支水平井所在层位；（3）根据主水平井段层位，以实现大半径增斜为目的，其中造斜半径在250-500 m之间，确定地面井口和造斜点位置；（4）井身结构采用三开结构，主水平井和分支水平井均采用裸眼井；（5）在选定的煤层底板岩层内施工主水平井和分支水平井；（6）在分支水平井段布置炸药点，炸药点之间通过线路相互连接；（7）通过地面引爆所有的炸药，在煤层底板形成相互交叉的裂缝，使岩层内每个分支水平井与煤层通过爆炸裂缝实现沟通；（8）安装瓦斯抽采设备，进行地面瓦斯抽采；（9）在采煤阶段还继续负压抽采瓦斯，起到一井多用的作用。

2.根据权利要求1所述的煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法，其特征在于：所述的步骤（5）主水平井和分支水平井布置层位为煤层底板1-2 m范围内，且分支水平井之间的距离在80-100 m。

3.根据权利要求1或2所述的煤层底板水平分支井松动爆破抽采瓦斯的方法，其特征在于：所述的步骤（6）在分支水平井段每隔30-50 m布置一个炸药点。