高瓦斯采煤工作面地面瓦斯采动井抽采技术研究
董景帅
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董景帅,. 高瓦斯采煤工作面地面瓦斯采动井抽采技术研究[J]. 建筑技术学报,20216. DOI:10.12721/ccn.2021.157057.
摘要: 为有效抽采工作面裂隙带瓦斯,坚持“高负压、大管径、大流量、全覆盖”的原则,优化地面瓦斯采动井结构,增大钻孔孔径,提高单井抽采流量,加大对主采煤层裂隙带瓦斯抽采力度,进一步提高瓦斯抽采量,降低工作面瓦斯涌出量。实现对本煤层裂隙带瓦斯有效抽采,达到提前消除瓦斯隐患的目的,确保工作面安全顺利回采。提高瓦斯抽采量和利用量,减少瓦斯排放,实现煤与瓦斯共采和绿色环保开采。
关键词: 高瓦斯采煤工作面;地面瓦斯采动井;优化井壁结构
DOI:10.12721/ccn.2021.157057
基金资助:

1.地面瓦斯采动井结构设计

工作面主采煤层最大原始瓦斯压力1.4MPa,最大原始瓦斯含量7.01m3/t。为消除工作面回采期间瓦斯影响,保证工作面安全、高效回采,提升矿井瓦斯治理水平,设计采用地面瓦斯采动井(以下简称“地面井”)技术,对工作面开采期间煤层裂隙带瓦斯进行抽采。地面井设计参数如下:

一开D508mm孔径,套管选用Ф406*11.13mm(无缝钢管),至基岩界面下30m,管底端安装管外封隔器(1m),采用普通水泥固井,声幅测井评价固井质量;

二开D375mm孔径,套管选用Ф273×11.43mm和Ф273×15.11mm套管(N80,P110丝扣连接),管底端安装管外封隔器(1m),管路连接采用石油标准丝扣连接,一开套管焊缝与二开套管丝扣连接处错茬布置,增加强度。使用G级水泥石油内插法固井,声幅测井评价固井质量;

三开D216mm孔径,钻进至主采煤顶板上10~20m。D420mm掏穴至裂隙带中部,下Ф177.8×13.72mm花管和Ф177.8×13.72mm实管,管外设置封隔器,管路连接采用石油标准丝扣连接。

1#地面井内距切眼50m,距风巷65m,2#地面井距1#井110m。1#井设计孔深655,实际施工660m,距煤层顶板5m。2#井设计675m,实际施工670m,距煤层顶板15m。

2.瓦斯抽采情况考察分析

采煤工作面自2月下旬开始回采以来,主要采取地面采动井、上隅角埋管对采空区瓦斯进行抽采,目前已回采256m,上隅角袋墙以里瓦斯浓度在0.8~0.4%之间,基本稳定在0.5%左右;工作面回风流瓦斯浓度大于0.3%的原因,主要是割煤期间本煤层释放的瓦斯。工作面回采期间,对各地面井进行了连续观测,具体如下:

1#地面井抽采浓度3.8~13.9%,抽采纯量0.57~1.99m3/min,混合量2.5~23.6 m3/min,具体、图1(1#地面井抽采情况趋势图)

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表1   1#地面井抽采参数统计表      

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表2   2#地面井抽采参数统计表企业微信截图_20250206154534.png

图1   1#地面井抽采情况趋势图

2#地面井抽采浓度6.7~9.8%,抽采纯量0.71~1.93m3/min,混合量10.6~23.7 m3/min,具体见表2(2#地面井抽采参数统计表)、图2(2#地面井抽采情况趋势图) 7777企业微信截图_20250206154655.png

图2   2#地面井抽采情况趋势图

3.瓦斯抽采浓度低的原因分析及采取措施

该采煤工作面为单一煤层,平均煤厚3m,工作面回采期间基本不留遗煤,采空区积聚的瓦斯有限,且基本无邻近煤层补给;地面井三开落底与煤层近、筛管段仅14m,有效抽采段未处在采空区裂隙带的高瓦斯区域。以上是造成瓦斯抽采浓度低的主要原因。

下一步采取的措施,一是提高三开井底与煤层的法距(初步定在20~25m);二是根据1、2#回采期间的窥视情况来看,井壁非常完整,可适当增加筛管的长度,提高有效的抽采范围。

参考文献:

[1] 程远平等.煤矿瓦斯防治理论与工程应用[M].徐州: 中国矿业大学出版社,2010.

[2] 周世宁,林柏泉著. 煤层瓦斯赋存与流动理论[M]. 煤炭工业出版社, 1999.

[3] 煤矿采动稳定区煤层气地面井抽采技术及应用 [J] .孙东玲,李日富.煤炭科学技术. 2016,第005期.

[4] 采动区远程卸压煤层气地面直井抽采机理分析 [J].黄华州,桑树勋,李国君.煤炭科学技术. 2010,第003期.