一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法

摘要

本发明属于瓦斯抽采领域，涉及一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法，能有效地实现下组煤层压裂增透产气和上部采空区瓦斯抽采；本发明煤矿上组煤层已经完成回采，已形成大面积的采空区，采空区下部存在将回采煤层，为节约生产成本，利用预抽地面井对下部煤层进行压裂、排采，排采至末期，对上部采空区的顶板裂隙带和底板裂隙带范围内的地面井套管进行射孔造缝，对采空区瓦斯进行抽采，实现一井两用的目的。

说明书

技术领域

本发明属于瓦斯抽采领域，涉及一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法。

背景技术

煤矿采动区瓦斯抽采能较好地解决采煤工作面瓦斯浓度超限问题，回采结束的老采空区瓦斯抽采不仅能避免采空区瓦斯向邻近开采煤层工作面涌入，还有利于瓦斯资源回收。对于已回采完上组煤层将回采下组煤层的情况，既实现下组煤层采动区瓦斯抽采又对上部采空区瓦斯资源进行回收是非常关键的地面井技术。因此，本发明为解决该问题，提出了下组煤压裂增透产气和上部采空区瓦斯抽采。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法，利用预抽地面井对煤层进行压裂、排采，排采至末期，同时对采空区进行射孔造缝以及瓦斯抽采，实现一井两用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法，包括以下步骤：

S1，施工地面井穿越采空区至煤层下部30～40m处，完成煤层段射孔、压裂、排水降压及产气；

S2，确定地面排采系统停止条件后，停采并提取井内抽采装置；

S3，对地面井井内进行测井及注浆封堵；

S4，确定采空区顶板裂隙带高度和采空区底板裂隙带高度；

S5，完成采空区顶板裂隙带、采空区及采空区底板裂隙带射孔造缝；

S6，完成射孔后，进行负压抽采，抽采瓦斯进入地面集输系统。

可选的，S2步骤中，排采系统停止抽采的条件为煤层产气小于400m

可选的，S3步骤中，利用测井设备对地面井内情况进行观测，通井规进行通井，确保井内无大变形后从地面井的井底至煤层上方2m处进行水泥砂浆封阻。

可选的，S4步骤中，采空区顶板裂隙带高度H

其中，M—采高；n—煤分层层数；

采空区底板裂隙带高度h

其中，H为埋深；

可选的，对于采空区底板裂隙带高度，采场周围支承压力向底板内部传递引起底板煤岩层鼓起形成破坏性裂隙，底板煤岩层塑性区为最大裂隙带深度。

可选的，S5步骤中，在地面井的井内注浆封堵，候凝48小时后，再对井内进行探测，确认封堵有效后，在井内封堵处向上注入200m高度清水；根据确定的采空区顶板裂隙带和采空区底板裂隙带的高度，依次从采空区底板裂隙带、采空区、采空区顶板裂隙带按每米不低于20孔布置射孔枪进行射孔。

可选的，射孔的孔径不小于20mm。

可选的，S6步骤中，完成射孔后，提出射孔装置，采用螺杆泵或水环真空区进行负压抽采。

本发明的有益效果在于：本发明煤矿上组煤层已经完成回采，已形成大面积的采空区，采空区下部存在将回采煤层，为节约生产成本，利用预抽地面井对下部煤层进行压裂、排采，排采至末期，对上组采空区的顶板裂隙带和底板裂隙带范围内的地面井套管进行射孔造缝，对采空区瓦斯进行抽采，实现一井两用的目的。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的整体示意图；

图2为图1的断面图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图2，为一种原始煤层预抽和采空区地面井瓦斯抽采的方法，包括以下步骤：

S1，施工地面井穿越采空区至煤层下部30～40m处，完成煤层段射孔、压裂、排水降压及产气；

S2，确定地面排采系统停止条件后，即当排采系统停止抽采的条件为煤层产气小于400m

S3，利用测井设备对地面井内情况进行观测，并用通井规进行通井，确保井内无大变形后从地面井的井底至煤层上方2m处进行水泥砂浆封阻；

S4，确定采空区顶板裂隙带高度和采空区底板裂隙带高度；

S5，在地面井的井内注浆封堵，候凝48小时后，再对井内进行探测，确认封堵有效后，在井内封堵处向上注入200m高度清水；根据确定的采空区顶板裂隙带和采空区底板裂隙带的高度，依次从采空区底板裂隙带h

S6，完成射孔后，提出射孔装置，采用螺杆泵或水环真空区进行负压抽采，抽采瓦斯进入地面集输系统。

在本实施例中，S4步骤中，采空区顶板裂隙带高度H

其中，M—采高；n—煤分层层数；

采空区底板裂隙带高度h

其中，H为埋深；

在本实施例中，对于采空区底板裂隙带高度，采场周围支承压力向底板内部传递引起底板煤岩层鼓起形成破坏性裂隙，底板煤岩层塑性区为最大裂隙带深度。

在本实施例中，S1步骤中安设“磕头机”、抽油杆等井上排采系统，进行正常排采。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。