CN102251798A - 一种地面煤层气长效抽采的布孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地面煤层气长效抽采的布孔方法。目前常见的采空区瓦斯抽采技术在充分研究采动区岩层变形特征及瓦斯运移分布规律的基础上，通过合理有效的钻孔设计，但是抽采孔一般寿命不长，大多数钻孔在工作面过孔后被破坏，不能完成对地面积采空区瓦斯的有效抽采。本发明通过地面钻孔的密度确定、孔位的确定、终孔位置的确定进行科学合理的布孔。本发明能够实现煤层气抽采井的工作周期延长和功能延伸，通过一次工程保证能够完成采前预抽，采动区及采空区抽采和矿井保废后的继续采气；有效地预防煤矿井下瓦斯灾害的发生、全面缓解煤矿开采造成的大气环境污染和最大限度地开发洁净能源。

Description

一种地面煤层气长效抽采的布孔方法

技术领域

本发明涉及煤层气安全治理和开发技术，具体涉及一种地面煤层气长效抽采的布孔方法。

技术背景

煤矿瓦斯是煤矿的重大灾害之一，煤层气抽采是解决煤矿瓦斯灾害的治本措施。自国家颁布煤矿瓦斯治理方针以来，煤层气抽采技术日益发展。我国煤层气开发主要有地面开采和煤矿井下抽采两种方式，即采前预抽和采后卸压抽采。瓦斯抽采方法的选择主要决定于煤层的地质构造、透气性、瓦斯含量以及煤层钻进成本等因素。我国的煤层透气性普遍偏低，采前预抽效果较差, 一般小于20 %。而未能在采前抽放的瓦斯在煤层开采时卸压后流入回采工作面及采空区, 尤其是厚煤层在采顶分层或用放顶煤一次采全厚时，在采空区深部瓦斯富集，其瓦斯最高浓度为工作面瓦斯浓度的几十倍甚至上百倍，采空区的卸压瓦斯是工作面瓦斯涌出的主要来源之一，因此, 对采空区的卸压瓦斯进行有效抽采具有很大的意义。

目前常见的采空区瓦斯抽采技术在充分研究采动区岩层变形特征及瓦斯运移分布规律的基础上，通过合理有效的钻孔设计，有效地解决了一定时间内采动区和采空区瓦斯的涌出危险。但是也不难看出，这些技术指导下设计的抽采孔一般寿命不长，大多数钻孔在工作面过孔后被破坏，不能完成对地面积采空区瓦斯的有效抽采。因此对采空区瓦斯进行有效抽放的技术关键在于选择一种科学有效而且抽采周期可以涵盖煤矿生产全过程的煤层气抽采钻孔布置方案，可以实现采前、采中、采后，乃至关闭采区的煤层气抽采功能，为此有必要开展对采空区瓦斯抽放钻孔布置的研究。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种地面煤层气长效抽采的布孔方法能够提高地面煤层气抽采钻孔布孔的科学性，提高单一钻孔的服务周期，降低煤层气抽采成本，提高煤层气抽采效果。

为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案：

本发明的特殊之处在于：其通过以下步骤实现：

（1）、地面钻孔的密度确定，根据煤储层渗透性、煤矿的工作面尺寸、煤层最小主应力方向、拟采用的强化技术所能达到的最大强化半径和煤矿对煤层气抽采速度的要求来确定钻孔密度；

（2）、孔位的确定，钻孔布置在煤矿的安全煤柱中央；

（3）、终孔位置的确定，以最下煤层气抽采目标层以下60米作为终孔位置，在此范围内有复杂地层的情况下，需要根据具体情况处理。

与现有技术相比，本发明能够实现煤层气抽采井的工作周期延长和功能延伸，通过一次工程保证能够完成采前预抽，采动区及采空区抽采和矿井保废后的继续采气；有效地预防煤矿井下瓦斯灾害的发生、全面缓解煤矿开采造成的大气环境污染和最大限度地开发洁净能源。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明。

本发明通过以下步骤实现：

（1）、地面钻孔的密度确定，根据煤储层渗透性、煤矿的工作面尺寸、煤层最小主应力方向、拟采用的强化技术所能达到的最大强化半径和煤矿对煤层气抽采速度的要求来确定钻孔密度。

以渗透性越好孔间距越大，抽采速度要求越低间距越大，强化半径越大间距越大，垂直最小主应力方向间距越大，工作面尺寸越大间距越大为原则。

以渗透性越好的煤储层为例，其单井泻流面积较大，单井的控制范围也较大，所以可以考虑增加孔间距来降低钻孔等工程量和成本；因为煤层气的抽采是以漏斗形式从井筒向远处储层扩散的，只要有足够的时间，煤储层中的煤层气都可以产出，但是考虑到抽采的经济性和煤矿开采对煤层气抽采效率的要求必须控制煤层气的抽采强度；一般地面钻孔通过各种增产强化措施提高单井的煤层气抽采效果，增产强化扩大了单井的控制范围，因此强化半径越大，钻孔间距可以增加；由于垂直最小主应力方向的煤体处于较小的挤压状态，其渗透性最大，所以垂直最小主应力方向的钻孔间距可以适当增加；工作面尺寸的影响主要体现在煤开采中或开采后对地面煤层气抽采孔的影响，对于布置在工作面采空范围内的钻孔，当煤层开采后将被破坏而不能继续存在，因此在工作面尺寸和地面钻孔井网间距接近时，钻孔间距以工作面尺寸为准。

（2）、孔位的确定，钻孔布置在煤矿的安全煤柱中央。

钻孔受采动影响后的失稳状态和采动造成的上覆岩层变形状态，根据采动影响理论，工作面中心位置和处于安全煤柱位置的上覆岩层侧向位移最小，同时安全煤柱上方的覆岩产生的垂向位移也最小，所以对于地面钻孔来讲安全煤柱位置是最安全的位置，不论是侧向还是垂向破坏的可能性都最小，这样布置的钻孔生存周期最长。

（3）、终孔位置的确定，以最下煤层气抽采目标层以下60米作为终孔位置，在此范围内有复杂地层的情况下，需要根据具体情况处理。

在煤层气抽采过程中，煤层可能产水和出煤粉等固相物质，在最下目标层下放预留一段井筒以防止地层产出物妨碍煤层气的正常产出，所以选择最下煤层气抽采目标层以下60米作为终孔位置，对于最下目标层以下60米范围内有复杂地层的情况，可以提高终孔层位，以保证钻孔正常工作为准。

Claims (1)

1.一种地面煤层气长效抽采的布孔方法，其特征在于：通过以下步骤实现：

（1）、地面钻孔的密度确定，根据煤储层渗透性、煤矿的工作面尺寸、煤层最小主应力方向、拟采用的强化技术所能达到的最大强化半径和煤矿对煤层气抽采速度的要求来确定钻孔密度；

（2）、孔位的确定，钻孔布置在煤矿的安全煤柱中央；

（3）、终孔位置的确定，以最下煤层气抽采目标层以下60米作为终孔位置。