关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法及井身安装方法技术

本发明专利技术涉及瓦斯抽采钻井技术领域，公开了一种关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法及井身安装方法，其中关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法首先根据关闭煤矿井的煤层分布情况和开采情况，对开采煤层的上覆煤岩层进行解吸带的划分；再根据采动裂隙的“O”形圈理论，将导气裂隙带划分为膨胀变形区、边界过渡区和顶板压实区，将井位部署于膨胀变形区和/或边界过渡区，以实现井位的横向部署；最后根据井位的横向部署位置，进行井位的垂向部署，完成抽采井在横向和垂向方向上的布置。该布置方法结合关闭煤矿井内瓦斯资源的富集运移规律，从横向和垂向两个方面提出了瓦斯抽排井的合理布置方案，减少了井位布置的盲目性，最大化地提高了瓦斯产气量。

Layout and Installation of Gas Drainage Wells for Closing Coal Mines

【技术实现步骤摘要】
关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法及井身安装方法
本专利技术涉及瓦斯抽采钻井
，尤其涉及一种关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法及井身安装方法。
技术介绍
随着煤炭行业化解过剩产能，大量煤矿关停。仅2018年，全国关闭煤矿832处、退出产能1.5亿吨。关闭煤矿中残余大量煤炭资源，瓦斯资源预计在我国残煤赋存瓦斯资源总量在约2000亿m3。瓦斯泄露、地下水污染已成为矿山安全隐患。瓦斯抽采井一般分为采前预抽钻井、采动区钻井和采空区钻井。采前预抽钻井用于煤炭开采前进行煤层气开发；采动区钻井是利用回采工作面对煤岩体扰动提高其透气性的特点进行瓦斯抽采，可显著提高瓦斯抽采效果；采空区钻井抽采瓦斯主要是抽采回采工作面推过后采空区瓦斯，以减少采空区瓦斯涌出量，解决确保回采工作面瓦斯不超限。目前，对于关停矿井瓦斯资源利用在我国尚属起步阶段，如何合理布置瓦斯抽采井，最大化的提高瓦斯产气量，保证产气量的稳定性是关停矿井瓦斯利用必须解决的技术难题，目前还没有成功的经验可以借鉴参考。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法及井身安装方法，用以解决现有的关闭煤矿井的瓦斯抽采井的井位布置的盲目性问题，以最大化地提高瓦斯产气量，保证产气量的稳定性。本专利技术实施例提供一种关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法，包括：根据关闭煤矿井的煤层分布情况和开采情况，将开采煤层的上覆煤岩层沿垂直于所述开采煤层的方向由下至上依次划分为导气裂隙带、卸压解吸带和不易解吸带；根据采动裂隙的“O”形圈理论，将所述导气裂隙带由内至外依次划分为位于中心的顶板压实区、环形的边界过渡区和环形的膨胀变形区；将井位部署于所述膨胀变形区和/或所述边界过渡区，以实现井位的横向部署；根据所述井位的横向部署的位置，进行井位的垂向部署。其中，所述根据所述井位的横向部署的位置，进行井位的垂向部署进一步包括：当所述井位布置在所述膨胀变形区时，井身的终孔位置穿透所述开采煤层；或者当所述井位布置在所述边界过渡区时，井身的终孔位置位于所述开采煤层的上部的导气裂隙带。其中，当所述井位布置在所述边界过渡区时，所述井身的终孔位置与采空区的顶部的距离为H，所述开采煤层的厚度为h，H为h的3-8倍。其中，在所述将井位部署于所述膨胀变形区和/或所述边界过渡区，以实现井位的横向部署之后，在所述根据所述井位的横向部署的位置，进行井位的垂向部署之前，还包括：沿所述开采煤层的工作面走向间隔部署多个所述井位。其中，相邻两个所述井位之间的间隔为100-400m。其中，在所述根据采动裂隙的“O”形圈理论，将所述导气裂隙带由内至外依次划分为位于中心的顶板压实区、环形的边界过渡区和环形的膨胀变形区之后，在所述将井位部署于所述膨胀变形区和/或所述边界过渡区之前，还包括：确认所述开采煤层中的采空区的数量大于1，进行井位的倾向部署；或者确认所述采空区的数量等于1，直接将井位部署于所述膨胀变形区和/或所述边界过渡区。其中，采空区的数量为n，n为大于1的正整数，所述导气裂隙带和所述卸压解吸带一起并称为解吸区域；所述进行井位的倾向部署进一步包括：将所述解吸区域沿所述开采煤层的倾向方向，由上至下依次划分为多个聚气区，分别为第一聚气区、第二聚气区、……第n聚气区；其中，所述第一聚气区对应于第一采空区上的解吸区域，所述第二聚气区对应于第二采空区上的解吸区域，所述第n聚气区对应于第n采空区上的解吸区域；所述井位布置在其中一个或者多个聚气区中。其中，所述井位在所述多个聚气区中的选择顺序为：第一聚气区>第二聚气区>……>第n聚气区。本专利技术实施例还提供一种基于上述关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法的井身安装方法，包括：在井位的横向部署位置向下垂直钻设直井，直至井身的终孔位置；在钻孔处置入管柱。其中，所述在钻孔处置入管柱进一步包括：在地面至卸压解吸带中的上部可采煤层的上方之间的部分放置套管，所述套管的底部距离所述上部可采煤层的顶部之间的距离为8-12m；在其余部分放置桥式滤水管。本专利技术实施例提供的关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法及井身安装方法，其中关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法首先根据关闭煤矿井的煤层分布情况和开采情况，对开采煤层的上覆煤岩层进行解吸带的划分，分为导气裂隙带、卸压解吸带和不易解吸带；再根据采动裂隙的“O”形圈理论，将导气裂隙带划分为膨胀变形区、边界过渡区和顶板压实区，将井位部署于膨胀变形区和/或边界过渡区，以实现井位的横向部署；最后根据井位的横向部署位置，进行井位的垂向部署，完成抽采井在横向和垂向方向上的布置。该布置方法结合关闭煤矿井内瓦斯资源的富集运移规律，从横向和垂向两个方面提出了瓦斯抽排井的合理布置方案，减少了井位布置的盲目性，最大化地提高了瓦斯产气量，保障瓦斯浓度的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中的一种关闭煤矿井的开采煤层的工作面的俯视图；图2是图1中的A-A向剖视图；图3是关闭煤矿井的瓦斯抽采井的垂向部署示意图；图4是沿开采煤层的工作面走向间隔部署多个井位的示意图；图5是本专利技术实施例中的另一种关闭煤矿井的瓦斯抽采井的倾向部署图示意；附图标记说明：1：导气裂隙带；2：卸压解吸带；3：不易解吸带；4：顶板压实区；5：边界过渡区；6：膨胀变形区；7：采空区；71：第一采空区；72：第二采空区；8：开采煤层；9：井位；91：第一井位；92：第二井位；10：第一聚气区；11：第二聚气区。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。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在本专利技术实施例中的具体含义。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在专利技术实施例中的具体含义。如图1-3所示，本专利技术实施例提供的一种关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法，包括以下步骤：步骤S10：根据关闭煤矿井的煤层分布情况和开采情况，将开采煤层的上覆煤岩层沿垂直于所述开采煤层的方向由下至上依次划分为导气裂隙带、卸压解吸带和不易解吸带；具体地，首先可以通过煤田勘探报告获取该煤矿井的煤层分布情况，通过该煤矿井的生产报告获取煤层的开采情况。然后再进行解吸带划分。如图2所示，将开采煤层8的上覆煤岩层沿垂直于开采煤层8的方向由下至上依次划分为导气裂隙带1、卸压解吸带2和不易解吸带3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法，其特征在于，包括：根据关闭煤矿井的煤层分布情况和开采情况，将开采煤层的上覆煤岩层沿垂直于所述开采煤层的方向由下至上依次划分为导气裂隙带、卸压解吸带和不易解吸带；根据采动裂隙的“O”形圈理论，将所述导气裂隙带由内至外依次划分为位于中心的顶板压实区、环形的边界过渡区和环形的膨胀变形区；将井位部署于所述膨胀变形区和/或所述边界过渡区，以实现井位的横向部署；根据所述井位的横向部署的位置，进行井位的垂向部署。

【技术特征摘要】
1.一种关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法，其特征在于，包括：根据关闭煤矿井的煤层分布情况和开采情况，将开采煤层的上覆煤岩层沿垂直于所述开采煤层的方向由下至上依次划分为导气裂隙带、卸压解吸带和不易解吸带；根据采动裂隙的“O”形圈理论，将所述导气裂隙带由内至外依次划分为位于中心的顶板压实区、环形的边界过渡区和环形的膨胀变形区；将井位部署于所述膨胀变形区和/或所述边界过渡区，以实现井位的横向部署；根据所述井位的横向部署的位置，进行井位的垂向部署。2.根据权利要求1所述的关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法，其特征在于，所述根据所述井位的横向部署的位置，进行井位的垂向部署进一步包括：当所述井位布置在所述膨胀变形区时，井身的终孔位置穿透所述开采煤层；或者当所述井位布置在所述边界过渡区时，井身的终孔位置位于所述开采煤层的上部的导气裂隙带。3.根据权利要求2所述的关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法，其特征在于，当所述井位布置在所述边界过渡区时，所述井身的终孔位置与采空区的顶部的距离为H，所述开采煤层的厚度为h，H为h的3-8倍。4.根据权利要求1所述的关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法，其特征在于，在所述将井位部署于所述膨胀变形区和/或所述边界过渡区，以实现井位的横向部署之后，在所述根据所述井位的横向部署的位置，进行井位的垂向部署之前，还包括：沿所述开采煤层的工作面走向间隔部署多个所述井位。5.根据权利要求4所述的关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法，其特征在于，相邻两个所述井位之间的间隔为100-400m。6.根据权利要求1所述的关闭煤矿井的瓦斯抽采井的布置方法，其特征在于，在所述根据采动裂隙的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，郭婵妤，赵欣，陈美英，殷榕蔚，左卿伶，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局勘查研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11