遠(yuǎn)距離下保護(hù)層開采卸壓特性及鉆井抽采消突研究.pdf

1、我國西部部分礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,瓦斯災(zāi)害特別是煤與瓦斯突出十分嚴(yán)重,威脅了礦井的安全生產(chǎn),制約了煤炭資源的開發(fā)。針對這些礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜、煤層滲透性差及煤層群開采的特點(diǎn),論文以消除煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性、降低煤層瓦斯含量為切入點(diǎn),對遠(yuǎn)距離下保護(hù)層開采及鉆井抽采卸壓瓦斯、消除煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　構(gòu)建了采場相似模型和數(shù)值分析模型,研究了遠(yuǎn)距離下保護(hù)層開采的卸壓特性:(1)下保護(hù)層開采期間,被保護(hù)層可實(shí)現(xiàn)充分卸壓,其透氣性系數(shù)

2、大幅度提高,為抽采卸壓瓦斯提供了條件;(2)針對雙保護(hù)層開采條件,揭示了工作面風(fēng)巷、機(jī)巷內(nèi)錯(cuò)40～50m區(qū)域的被保護(hù)層均為膨脹區(qū),是布置鉆井的合理位置;(3)提出了遠(yuǎn)距離雙保護(hù)層開采的重復(fù)卸壓模型,首采保護(hù)層回采后形成的采空區(qū)具有“緩沖效應(yīng)”,減弱了次采保護(hù)層開采期間上覆煤層的卸壓程度。
　　建立了地面鉆井穩(wěn)定性分析的力學(xué)模型,研究得出:(1)鄰近巖層的強(qiáng)度相差越大,對鉆井的擠壓、剪切作用越大;(2)在套管和井壁之間留設(shè)間距后,套

3、管上的最大剪切應(yīng)力平均降低50.8％,減小了套管剪切破壞的概率;(3)生產(chǎn)套管長度越大,其撓度值越大,抗彎曲變形能力越強(qiáng)。對此,設(shè)計(jì)了防剪切破斷的鉆井井身結(jié)構(gòu):生產(chǎn)套管采用貫穿井身的整管,與固井套管或井壁之間留設(shè)“緩沖容移間距”,篩管段采用了“套管強(qiáng)化技術(shù)”,有效提高了鉆井穩(wěn)定性。
　　揭示了地面鉆井抽采卸壓瓦斯規(guī)律:(1)闡明了工作面回采距離(表征上覆煤層和裂隙帶的透氣性)是影響鉆井產(chǎn)氣率的關(guān)鍵參數(shù);(2)得出了保護(hù)層工作面回采

4、期間地面鉆井產(chǎn)氣率“快增慢減”的變化機(jī)制,并確定了鉆井的最佳布井參數(shù);(3)建立了卸壓煤層及采空區(qū)的瓦斯流量計(jì)算模型,為鉆井抽采卸壓瓦斯消突效果的評價(jià)提供了依據(jù);(4)提出了鉆井下段增阻提高卸壓瓦斯抽采量的方法。
　　遠(yuǎn)距離下保護(hù)層開采及鉆井抽采消突技術(shù)在神華集團(tuán)烏蘭煤礦進(jìn)行了工程試驗(yàn),結(jié)果表明地面鉆井抽采卸壓瓦斯消突效果顯著:試驗(yàn)區(qū)鉆井的總產(chǎn)氣量為1512.96×104m3,機(jī)巷側(cè)、風(fēng)巷側(cè)鉆井的最大布井間距分別為150m和169