煤矿区煤层气"一井三用"抽采模式与关键技术
李国富1
边强2
张碧川3
王争1
胡澎旺4
李超1
徐云1
周显俊1
张晋峰5
郑飞6
付军辉7
冯震4
1.煤与煤层气共采全国重点实验室,山西太原 030032;晋能控股集团有限责任公司,山西大同 037006;易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司,山西晋城 0480122.煤与煤层气共采全国重点实验室,山西太原 030032;晋能控股集团有限责任公司,山西大同 0370063.煤与煤层气共采全国重点实验室,山西太原 030032;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 0300244.太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 0300245.山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城 0480126.山西晋煤集团沁秀公司岳城煤矿,山西晋城 0480237.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037
摘要：针对煤矿规划区地面超前预抽井在煤炭采掘引发覆岩运移致使其井筒失稳、报废率高等问题,研究基于煤矿区"四区联动"井上下联合抽采模式开展煤层气地面井"一井三用"抽采技术研发与示范,旨在实现同一地面井在采前预抽、采中协同抽采与采空区残余煤层气回收过程中的全生命周期,提高煤层气地面井井筒服役年限与抽采效率.依托晋能控股集团岳城矿高瓦斯厚煤层分层开采工程,选取该矿2301工作面地面预抽井为对象,开展覆岩运移与井筒响应协同研究,分析"一井三用"条件下地面井井身结构受力与抽采通道演化特征.基于采空区覆岩"横三区、竖三带"运移理论,揭示不同采动阶段井筒所处应力区段与潜在破坏部位,提出井筒局部防护与筛管段保护组合技术,形成由安全防护筛管及割缝套管组成的井筒防变形体系.结合上分层回采后覆岩移动与裂隙演化特征,构建地面预抽井改造再利用工艺流程.工程应用结果表明:将地面井布置于地表沉降拐点连线并适当偏向采场中心的位置,可有效规避采动核心影响区,保障井筒稳定性;通过在井口悬挂、并在覆岩裂隙带内布设割缝套管的改造方式,构建了"井筒—割缝套管—射孔套管—覆岩裂隙"四位一体的高效瓦斯运移通道;在上分层回采后,位于"O"形圈内、背斜构造处以及距回风巷0.2～0.4倍工作面倾向长度范围内的预抽井可实现"一井三用".应用该技术,岳城矿改造地面井累计抽采煤层气5 856.5×104m3,甲烷平均体积分数达51.1％,实现了采前预抽井向采中与采后抽采的功能延伸.通过"一井三用",2301工作面上隅角瓦斯浓度最大值由0.77％降至0.45％,最小值由0.22％降至0.06％,平均浓度由0.34％降至0.25％,上隅角瓦斯超限现象得到了有效控制,为岳城矿的安全生产与瓦斯减排提供了技术支撑.研究形成的"一井三用"抽采模式与井筒保护—通道构建一体化技术,为高瓦斯矿区地面井多阶段连续利用和煤—气协同开发提供了可借鉴的技术思路.
关键词：地面井抽采四区联动一井三用协同抽采覆岩运移
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：煤炭重大专项资助项目(2025ZD1700700)国家重点实验室基金(202304010920001)国家重点实验室开放基金(2024KFZ1)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 649-661 )
英文信息