煤矿采动区瓦斯地面井抽采技术（煤矿灾害防控新技术丛书）

本书系统论述了煤矿采动区瓦斯地面井抽采的技术原理、采动活跃区地面井套管破坏力学机理、井型结构设计技术、布井位置优选技术、采动稳定区（封闭老采空区）瓦斯资源评估方法、地面井抽采条件下的瓦斯储运规律以及地面井的钻完井工艺和安全抽采保障技术，并对国内典型采动区地面井抽采案例进行了系统分析。全书共分6章，内容包括绪论、地面井抽采煤矿采动活跃区瓦斯技术、地面井抽采煤矿采动稳定区瓦斯技术、煤矿采动区地面井钻完井工艺、煤矿采动区瓦斯地面抽采系统及安全保障、工程实践案例分析。

内容提要

本书系统论述了煤矿采动区瓦斯地面井抽采的技术原理、采动活跃区地面井套管破坏力学机理、井型结构设计技术、布井位置优选技术、采动稳定区（封闭老采空区）瓦斯资源评估方法、地面井抽采条件下的瓦斯储运规律以及地面井的钻完井工艺和安全抽采保障技术，并对国内典型采动区地面井抽采案例进行了系统分析。全书共分6章，内容包括绪论、地面井抽采煤矿采动活跃区瓦斯技术、地面井抽采煤矿采动稳定区瓦斯技术、煤矿采动区地面井钻完井工艺、煤矿采动区瓦斯地面抽采系统及安全保障、工程实践案例分析。

目次

1绪论

1.1概述

1.2煤矿瓦斯抽采技术体系

1.3煤矿采动区瓦斯地面井抽采技术原理

2地面井抽采煤矿采动活跃区瓦斯技术

2.1采动活跃区地面井“层面拉剪”变形破坏力学

作用规律

2.2采动活跃区地面井井型结构优化

2.3采动活跃区地面井高危破坏位置判识及安全防护

2.4采动活跃区地面井布井位置优化选择

3地面井抽采煤矿采动稳定区瓦斯技术

3.1采动稳定区瓦斯储层及其空间范围计算方法

3.2采动稳定区瓦斯资源评估方法

3.3地面井抽采采动稳定区瓦斯储运规律

3.4采动稳定区地面井优化设计

4煤矿采动区地面井钻完井工艺

4.1采动区地面井特殊钻井工艺

4.2采动区地面井特殊完井工艺

5煤矿采动区瓦斯地面抽采系统及安全保障

5.1地面安全抽采系统

5.2地面井运行安全保障措施

6工程实践案例分析

6.1引言

6.2晋煤集团工程应用案例

6.3淮南矿业集团典型矿井应用案例

6.4松藻煤电集团石壕煤矿应用案例

附录A直接加法评估模型上下采区卸压围岩重叠体积计算分析

附录B主要符号索引表

参考文献

前言

在未来较长一段时期内，煤炭仍将是我国的主体能源，在能源消费结构中的占比达60%以上。随着国内煤矿开采深度的增加和开采强度的增大，煤矿采掘接替紧张问题凸显，矿井瓦斯涌出量增大，瓦斯超限、突出事故风险增大，“安全矿山、绿色开采”的发展理念对当下煤矿瓦斯治理能力提出了更高的要求。

瓦斯抽采是煤矿治理瓦斯灾害的根本措施，是实现矿井安全生产的重要保证。我国的井下瓦斯抽采技术经过半个多世纪的研究实践，已经形成了相对完整的技术体系，在国内的煤矿安全生产建设中发挥了重要作用。井下瓦斯抽采技术工序多、采掘配套时间长，随着现代矿井机械化程度的提高，井下采掘生产能力不断增强，传统的井下抽采技术在煤矿瓦斯治理方面已捉襟见肘，限制了产能的充分释放。探索瓦斯抽采新技术、构建瓦斯治理新模式是高效治理煤矿瓦斯灾害、建立安全矿井的必由之路。其中，进行煤矿瓦斯地面井抽采技术研究，建立井上下空间立体式联合抽采瓦斯技术体系是一个可行的发展方向。

我国煤层普遍松软、低渗透性的特点决定了采用常规地面井技术进行煤矿瓦斯抽采面临压裂影响范围小、排采困难等诸多难题。煤矿井下开采会产生剧烈的岩层扰动，造成煤岩层的应力调整等采动影响，这将大大增加其邻近煤层的透气性，提高瓦斯的解吸效应。采动区瓦斯地面井抽采能够充分利用采动卸压的影响效应，高效率抽采工作面及邻近层涌出的卸压瓦斯，同时可以进行后续老采空区瓦斯抽采。但是，采动影响下采场上覆岩层的剧烈运动，造成施工于地层中的地面井受到严重地剪切、挤压和拉伸等影响，往往导致工作面推过地面井位置后井身迅速破断、堵塞，无法实现长期抽采；进行老采空区瓦斯抽采需要对其内部的瓦斯可采资源量进行评估，对地面井进行合理化的部署才能达到高效抽采的目的；采动区地面井特有的结构设计和防护工艺对地面井钻完井技术提出了新的要求，常规的地面钻井、完井技术无法直接移植套用；而且，采动区瓦斯抽采的特点决定了需要在避免地面抽采诱发井下发火等安全抽采方面进行重点考虑。因此，对煤矿采动区地面井的结构、布井、瓦斯资源评估、抽采控制、高效钻完井等理论和技术进行研究，突破采动区瓦斯地面井抽采的关键技术难题，成为一项亟待解决的行业难题。