[发明专利]煤矿区煤层气四区联动井上下联合抽采方法

说明书

本发明涉及一种煤矿区煤层气“四区联动”井上下联合抽采方法；依据时空关系和采掘先后顺序，将煤矿区划分为规划区、准备区、生产区、采空区；规划区采用地面预抽的方式进行提前抽采；准备区采用井上下联合抽采方式；生产区采用区域递进式顺层钻孔、高位定向长钻孔、穿层钻孔进行井下抽采，地面利用地面采动直井、地面采动L型井进行抽采；采空区通过施工采空区地面垂直井抽采。煤矿区煤层气“四区联动”井上下联合抽采模式根据矿区范围内煤层气及煤炭资源禀赋特点，结合煤层气抽采技术与煤炭开采工艺，对全矿区所有可采煤层气进行了煤矿开采前、开采中及开采后的全时段精准科学抽采，实现煤层气与煤炭两种资源安全高效协调开发。

技术领域

本发明属于煤炭与煤层气协调开发技术领域，具体涉及一种煤矿区煤层气“四区联动”井上下联合抽采方法。

背景技术

在一次能源消费中煤炭仍占主体地位，而矿井瓦斯仍是煤矿生产的头号威胁，煤矿区煤炭开采过程中煤层瓦斯含量、压力不断增大，瓦斯涌出量增加，导致煤炭安全生产问题不断凸显，威胁煤矿安全生产，严重制约了煤炭工业的发展。开展煤矿区煤层气（瓦斯）地面超前预抽，可以在煤矿生产前降低井下煤层瓦斯含量，减小井下瓦斯抽采压力，提高抽采效率，保障矿井安全生产。在第一阶段，开始探索采煤采气一体化，地面煤层气开发、井下煤层气抽采与煤矿生产相结合的问题。在第二阶段，进行了煤矿区煤层气与煤炭协调开发模式初探，并首次提出了适合高瓦斯矿区特点的“三区（煤炭生产规划区、煤炭开拓准备区、煤炭生产区）联动”立体抽采模式。但随着煤矿开采深度的不断增加，煤层煤体结构、渗透性变差，地应力、瓦斯含量不断增大；同时，矿井采掘规模迅速扩大，瓦斯涌出量增加，导致煤炭安全生产问题不断凸显，对煤层气与煤炭协调开发提出了更高的要求。

发明内容

本发明为了解决煤矿区煤与煤层气协调开发问题，提高煤层气抽采和矿井生产效率，保障矿井安全生产，提出了煤矿区煤层气“四区联动”井上下联合抽采方式，最大限度实现两种资源经济、绿色、安全、高效开发。

本发明提供了如下技术方案：一种煤矿区煤层气“四区联动”井上下联合抽采方法，依据时空关系和采掘先后顺序，将煤矿区划分为规划区、准备区、生产区、采空区；规划区为煤炭资源在5年以后才进行采煤作业的区域；准备区为3～5年内即将进行回采的区域；生产区为煤炭生产矿井的现有生产区域；采空区为煤矿作业过程中，将地下煤炭开采后留下的区域；规划区采用地面预抽的方式进行提前抽采，包括地面预抽垂直井、地面预抽水平井；准备区采用井上下联合抽采方式，通过井下定向长钻孔与地面采动直井的压裂影响区沟通，利用压裂影响区提升渗透率；生产区采用区域递进式顺层钻孔、高位定向长钻孔、穿层钻孔进行井下抽采，地面利用地面采动直井、地面采动L型井进行抽采；采空区通过施工采空区地面垂直井抽采。

进一步地，规划区、准备区、生产区和采空区“四区”的划分随煤矿采掘推进、抽采时间的延长和煤层气含气量及瓦斯压力的变化而呈动态演变，煤层含气量大于16 m³/t，瓦斯压力高于0.74MPa的区域进行地面预抽；在含气量8～16 m³/t区域采取井上下联动抽采；含气量低于8 m³/t，瓦斯压力低于0.74MPa的区域，实施井下区域递进式抽采；规划区预抽5～10年后转化为准备区，准备区抽采3～5年后转化为生产区，生产区在煤炭回采完成后则转化为采空区。

进一步地，地面预抽垂直井为套管完井，采用二开井身结构，一开采用直径Φ311.1mm的钻头，下入Φ244.5mm的套管，二开采用Φ215.9mm的钻头，下入Φ139.7mm的套管，套管下至目的煤层以下30m；