CN114320440A - 井上下联合抽采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地下瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种井上下联合抽采方法。通过对瓦斯压力和瓦斯含量进行判定以确定采用多源联合抽采或分源联合抽采的方式，同时还可以根据渗透性进一步对抽采方法进行细化，从而提高瓦斯含量的抽采效率，该方法适用于不同类型煤矿井的瓦斯抽采。
Description
技术领域
本发明涉及地下瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种井上下联合抽采方法。
背景技术
我国90％以上煤矿具有煤层群赋存条件，在煤炭开采过程中，保护层开采是目前最经济、最有效的防治煤与瓦斯突出和实现本质安全型生产的区域性措施。但我国煤层群赋存条件多样，存在超远距离、远距离、中距离、近距离煤层群赋存类别，煤炭开采与瓦斯抽采工序复杂，瓦斯抽采受到煤炭开采时间顺序、空间布局、采掘部署的制约；同时，随着开采深度的增加，煤层瓦斯压力、瓦斯含量急剧增大，突出危险性增加，井下瓦斯抽采钻孔施工过程面临严重的喷孔、顶钻等伤人危险，给煤炭安全开采带来巨大挑战。
中国专利公开号CN104131831A提出一种在裂隙带与弯曲下沉带之间的过渡区采用U型井方式抽采开采煤层顶板区域采动区瓦斯的方法；中国专利公开号CN102678092A提出先利用地面钻井进行煤储层改造、瓦斯抽采，待瓦斯抽采量降至一定值后，井下施工巷道井巷工程及压裂孔，实施井下抽采；中国专利公开号CN101915083A提出一种地面钻井与井下定向钻孔联合抽采瓦斯的方法。以上专利主要采用单井筒(垂直井、L型井)、双井筒(U型井)进行煤层瓦斯预抽和卸压瓦斯抽采，未对保护层与被保护层同时进行抽采的多源瓦斯抽采方法及保护层与被保护层分别进行抽采的分源瓦斯抽采方法进行阐述。
发明内容
本发明目的是提供一种井上下联合抽采方法，通过对瓦斯压力和瓦斯含量进行判定以确定采用多源联合抽采或分源联合抽采的方式，并可根据渗透性进一步对抽采方法进行细化，从而提高瓦斯的抽采效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
对待抽采区域的瓦斯压力、瓦斯含量进行检测；
判断检测的瓦斯压力和瓦斯含量所属的范围，确定抽采方法：若瓦斯压力P≥3MPa、瓦斯含量W≥15m3/t，采用井上下多源联合抽采方法；若瓦斯压力P≤3MPa、瓦斯含量W≤15m3/t，采用井上下分源联合抽采方法；
所述井上下多源联合抽采的方法步骤如下：对抽采区域的渗透性进行判断，若渗透性系数λ＞0.1m2/MPa2·d，则首先对保护层采用地面井、井下措施进行递进式或同步式预抽防突，对被保护层采用地面井预抽及采动井抽采为主、井下措施为辅的卸压抽采防突，实现地面井同时进行预抽及采动卸压抽采的功能；进一步利用地面抽采井，同时井下施工穿层、顺层、定向梳状孔，实现井上下联合抽采，快速降低煤层的瓦斯含量至防突有效允许范围内；根据采掘工作面生产能力计算瓦斯涌出情况，进一步采用地面钻井、井下钻孔结合其他抽排方式同时对采掘工作面进行抽采，实现抽采达标；
特别地，针对中硬及以上硬度的煤层群，水平井设置在煤层中，为进一步增加煤层透气性和缩短抽采达标时间，水平井的水平段进行压裂，保护层与被保护层均设置水平井。
若渗透性系数λ≤0.1m2/MPa2·d，针对松软煤层群，把地面水平井设置在煤层顶底板岩层中，水平段进行分段压裂。
特别地，水平井的水平段长度500-1000m，水平段轨迹控制在垂直距离目标煤层顶界以上0.5-2m的范围，分段压裂间距80-100m。
所述井上下分源联合抽采的方法步骤如下：对抽采区域的渗透性进行判断，若渗透性系数λ＞0.1m2/MPa2·d，采用井下或井上直接抽采方式；若渗透性系数λ≤0.1m2/MPa2·d，对保护层采用井下措施进行预抽、对被保护层采用地面井进行卸压抽采。
本发明具有以下技术效果：
1.通过对瓦斯压力和瓦斯含量进行判定以确定采用多源联合抽采或分源联合抽采的方式，同时还可以根据渗透性进一步对抽采方法进行细化，从而提高瓦斯含量的抽采效率，并适用于不同类型煤矿井的瓦斯抽采；
2.针对渗透性较低的煤层群，水平井水平段进行压裂，能够增加煤层透气性和缩短抽采达标时间；
3.针对瓦斯压力、瓦斯含量和渗透性较大的煤层群，充分利用地面抽采井在煤层中所形成裂隙和井下施工的穿层、顺层、定向梳状孔，实现井上下联合抽采，快速降低煤层的瓦斯含量至防突有效允许范围内，从而提高了瓦斯抽采的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为井上下联合抽采方法实施流程图；
图2为井上下联合抽采示意图1；
图3为井上下联合抽采示意图2。
图中：1-水平井第一垂直段、2-第一对接处、3-垂直井、4-水平井第二垂直段、5-第一煤层、6-第二对接处、7-第二煤层、8-水平井水平段。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-3，本发明的井上下联合抽采方法，方法步骤如下：
利用成熟的瓦斯压力和含量测量装置，对待抽采区域的瓦斯压力、瓦斯含量进行检测，判断检测的瓦斯压力和瓦斯含量所属的范围；若瓦斯压力P≥3MPa、瓦斯含量W≥15m3/t，采用井上下多源联合抽采方法；若瓦斯压力P≤3MPa、瓦斯含量W≤15m3/t，采用井上下分源联合抽采方法。
井上下多源联合抽采的方法步骤如下：对抽采区域的渗透性进行判断；若渗透性系数λ＞0.1m2/MPa2·d，则首先对保护层采用地面井、井下措施进行递进式或同步式预抽防突，对被保护层采用地面井预抽及采动井抽采为主、井下措施为辅的卸压抽采防突，实现地面井同时进行预抽及采动卸压抽采的功能；进一步利用地面抽采井，同时井下施工穿层、顺层、定向梳状孔，实现井上下联合抽采，快速降低煤层的瓦斯含量至防突有效允许范围内；根据采掘工作面生产能力计算瓦斯涌出情况，进一步采用地面钻井、井下钻孔结合其他抽排方式同时对采掘工作面进行抽采，实现抽采达标；
若渗透性系数λ≤0.1m2/MPa2·d，针对松软煤层群，把地面水平井设置在煤层顶底板岩层中，为进一步增加煤层透气性和缩短抽采达标时间，水平段进行分段压裂。特别地，水平井的水平段长度500-1000m，水平段轨迹控制在垂直距离目标煤层顶界以上0.5-2m的范围，分段压裂间距80-100m。
针对渗透性系数λ＞0.1m2/MPa2·d的中硬及以上硬度的煤层群，水平井设置在煤层中，为进一步增加煤层透气性和缩短抽采达标时间，水平井的水平段进行压裂，保护层与被保护层均设置水平井。
井上下分源联合抽采的方法步骤如下：对抽采区域的渗透性进行判断；若渗透性系数λ＞0.1m2/MPa2·d，采用井下或井上直接抽采方式；若渗透性系数λ≤0.1m2/MPa2·d，对保护层采用井下措施进行预抽、对被保护层采用地面井进行卸压抽采，形成针对保护层、被保护层的井上下分源联合抽采防突方式。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.井上下联合抽采方法，其特征在于：包括：
对待抽采区域的瓦斯压力、瓦斯含量进行检测；
判断检测的瓦斯压力和瓦斯含量所属的范围，确定抽采方法：若瓦斯压力P≥3MPa、瓦斯含量W≥15m3/t，采用井上下多源联合抽采方法；若瓦斯压力P≤3MPa、瓦斯含量W≤15m3/t，采用井上下分源联合抽采方法；
所述井上下多源联合抽采的方法步骤如下：对抽采区域的渗透性进行判断，若渗透性系数λ＞0.1m2/MPa2·d，则首先对保护层采用地面井、井下措施进行递进式或同步式预抽防突，对被保护层采用地面井预抽及采动井抽采为主、井下措施为辅的卸压抽采防突；进一步利用地面抽采井，同时井下施工穿层、顺层、定向梳状孔，实现井上下联合抽采，快速降低煤层的瓦斯含量至防突有效允许范围内；根据采掘工作面生产能力计算瓦斯涌出情况，进一步采用地面钻井、井下钻孔结合其他抽排方式同时对采掘工作面进行抽采；若渗透性系数λ≤0.1m2/MPa2·d，针对松软煤层群，把地面水平井设置在煤层顶底板岩层中，水平段进行分段压裂；
所述井上下分源联合抽采的方法步骤如下：对抽采区域的渗透性进行判断，若渗透性系数λ＞0.1m2/MPa2·d，采用井下或井上直接抽采方式；若渗透性系数λ≤0.1m2/MPa2·d，对保护层采用井下措施进行预抽、对被保护层采用地面井进行卸压抽采。
2.如权利要求1所述的抽采方法，其特征在于，针对中硬及以上硬度的煤层群，水平井设置在煤层中，水平井的水平段进行压裂，保护层与被保护层均设置水平井。
3.如权利要求1或2所述的抽采方法，其特征在于所述水平井的水平段长度500-1000m，水平段轨迹控制在垂直距离目标煤层顶界以上0.5-2m的范围，分段压裂间距80-100m。
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