CN115331532A - 一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型 - Google Patents

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尹中山
张秀军
周瑞琦
邓轲
龙潇
牟必鑫
宋金辉
熊建龙
喻廷旭
张志军
朱韩友
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Abstract

本发明公开了一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型,属于煤层气开发模拟技术领域,包括模型主体,所述模型主体顶部设有垂直贯穿横向延展的第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井,所述模型主体包括地表层,所述地表层底部固设有多个页岩气层、致密气层和煤层气层。本发明中,能够通过设计的多各种采井情况,能够在现资源枯竭或预计的煤层气资源采出量远远达不到使用需求时,实现提高开采效率的模拟展示,对采出煤碳的煤质、顶底板管理不会造成致命性破坏,通过多种采井情况,提高对煤矿情况的处理需要,并且能够通过模型的展示实现施工过程中少占地,多打井,实现应打尽打,应采尽采。

Description

一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型
技术领域
本发明属于煤层气开发模拟技术领域,尤其涉及一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型。
背景技术
当煤矿采煤到一定期限后,不同开采水平的煤矿产生空间交错的采空区、采煤(动)区、准备区及规划采区。现有的煤矿采煤开井多通过占用较大地面面积,对主井矿洞进行充分扩散,开采后情况识别难度较大,由于地下空间复杂,有些地区如采空区空空如也,仅有几根保安煤柱、采煤作面还有很多楼梯,主巷道和岩巷刚刚建成房屋通道,正在超前预抽瓦斯,有的在打斜井或竖井,煤矿地下的环境复杂的情况,很难直观呈现上述复杂情况,给工程师给煤矿开采判断带来不利的影响。
现有的煤矿采煤情况不能很好直观的展示出,中国专利文献公开号CN111764962B公开了一种煤矿开采后瓦斯预测模型公开了一种能够模拟巷道规模、大气压、开采深度、瓦斯浓度,对瓦斯涌出量进行分析的预测模型,其特征在于包括主体箱、模拟系统和瓦斯涌出量检测器,模拟系统置于主体箱内,瓦斯涌出量检测器置于模拟系统内,模拟系统模拟巷道规模、大气压、开采深度、瓦斯浓度后,瓦斯涌出量检测器对瓦斯涌出量进行检测,能够对开采后的煤矿巷道区域瓦斯涌出量进行精确模拟,进而进行预测,以此达到科学的煤矿规划开采,能够模拟不同深度的巷道环境、不同外界大气压、不同煤场含瓦斯浓度和外界降雨对瓦斯涌出量的影响,利用3D打印技术能够准确模拟处不同形成的开采巷道,进行模拟预测,但在实际使用时,上述模型存在一定的技术问题,如仅对巷道进行模拟设置,缺乏对开采情况即钻井井型的展示效果,不能很好的满足模型设计需要。
发明内容
本发明的目的在于:为了解决现有模型缺乏对开采情况即钻井井型的展示效果,不能很好的满足模型设计需要的问题,而提出的一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型,包括模型主体,所述模型主体顶部设有垂直贯穿横向延展的第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井,所述模型主体包括地表层,所述地表层底部固设有多个页岩气层、致密气层和煤层气层。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述页岩气层、致密气层和煤层气层的厚度不同,且第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井分别位于对应位置的页岩气层、致密气层和煤层气层。
作为上述技术方案的进一步描述:
多个所述页岩气层、致密气层和煤层气层交互层叠设置。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井的增产方法,具体包括用清水和砂、清洁液和砂、清洁液、液氮或热空气注入。
作为上述技术方案的进一步描述:
还包括煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型模拟开采的方法,具体包括以下步骤:
通过直井对不同煤层分层压裂、合层采气的目的;
通过定向井以一个井台多口井方式控制更多储量,增大采气范围;
通过水平井对于多个煤层区域,一个水平井打一个煤层,具备开发条件的不同煤层设置多个水平井;
通过采空区井抽采煤炭采完后的空间内的甲烷、瓦斯,保障安全。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明中,通过设计的煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型,有利于模拟采煤和采气时三维空间情况,辅助对采煤环境的分析减少采煤过程中事故发生的可能性,并且能够通过设计的多各种采井情况,能够在现资源枯竭或预计的煤层气资源采出量远远达不到使用需求时,实现提高开采效率的模拟展示,对采出煤碳的煤质、顶底板管理不会造成致命性破坏,通过多种采井情况,提高对煤矿情况的处理需要,并且能够通过模型的展示实现施工过程中少占地,多打井,实现应打尽打,应采尽采。
附图说明
图1为本发明提出的一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型的结构结构示意图。
图例说明:
1、第一水平井;2、直井;3、采空区负压抽采井;4、页岩气;5、致密气;6、第二水平井;7、煤层气。
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,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明提供一种技术方案:一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型,包括模型主体,所述模型主体顶部设有垂直贯穿横向延展的第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井,所述模型主体包括地表层,所述地表层底部固设有多个页岩气层、致密气层和煤层气层,所述页岩气层、致密气层和煤层气层的厚度不同,且第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井分别位于对应位置的页岩气层、致密气层和煤层气层,多个所述页岩气层、致密气层和煤层气层交互层叠设置,所述第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井的增产方法,具体包括用清水和砂、清洁液和砂、清洁液、液氮或热空气注入。
还包括煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型模拟开采的方法,具体包括以下步骤:
通过直井对不同煤层分层压裂、合层采气的目的;
通过定向井以一个井台多口井方式控制更多储量,增大采气范围;
通过水平井对于多个煤层区域,一个水平井打一个煤层,具备开发条件的不同煤层设置多个水平井;
通过采空区井抽采煤炭采完后的空间内的甲烷、瓦斯,保障安全。
实施方式具体为:针对老采空区、采煤准备区、规划区的实际需求及双碳目标下清洁能源比例提升的要求,以多煤层多个水平的大平台井组思路,采用多种井型——直井、定向井和水平井,立足地面钻井,不干忧井下采煤巷道布置,为采煤创造更有利的安全环境,将高互斯、突出矿井的有关参数如含气量,压力系数降低,提高安全采煤的保障程度。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型,包括模型主体,其特征在于,所述模型主体顶部设有垂直贯穿横向延展的第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井,所述模型主体包括地表层,所述地表层底部固设有多个页岩气层、致密气层和煤层气层。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型,其特征在于,所述页岩气层、致密气层和煤层气层的厚度不同,且第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井分别位于对应位置的页岩气层、致密气层和煤层气层。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型,其特征在于,多个所述页岩气层、致密气层和煤层气层交互层叠设置。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型,其特征在于,所述第一水平井、第二水平井、垂直贯穿的直井和采空区负压抽采井的增产方法,具体包括用清水和砂、清洁液和砂、清洁液、液氮或热空气注入。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型,其特征在于,还包括煤矿瓦斯与煤岩气多煤层多水平立体开发模型模拟开采的方法,具体包括以下步骤:
通过直井对不同煤层分层压裂、合层采气的目的;
通过定向井以一个井台多口井方式控制更多储量,增大采气范围;
通过水平井对于多个煤层区域,一个水平井打一个煤层,具备开发条件的不同煤层设置多个水平井;
通过采空区井抽采煤炭采完后的空间内的甲烷、瓦斯,保障安全。
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