一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采方法及系统技术方案

本申请实施例公开一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采方法，通过设置在煤层瓦斯层中的水平定向钻孔延伸至地面形成水平定向井，以及，邻近采空区中的水平对接井和常规定向井延伸至地面形成的采空区地面直井，将水平定向井和采空区地面直井中间设置的控制闸阀连通，利用煤矿井下原有的与瓦斯抽采管路相连接的瓦斯抽放泵，并直接输送至集气站，无需增加额外的工作。采用前述的抽采方法，煤层瓦斯与邻近采空区瓦斯合并抽采，节约人力和物力，减少成本，进一步地，合并抽采是从地下进行抽采，可以利用煤矿井下巷道中已有的抽采管路将采出瓦斯气体直接输送到集气站，且不存在占用土地问题。

A method and system of coalbed methane combined with gas in adjacent goaf

The embodiment of this application discloses a method of coalbed methane combined with the gas in the adjacent goaf. The horizontal directional well is formed by extending the horizontal directional drilling hole set in the coalbed methane layer to the ground, and the horizontal butt well and the conventional directional well in the adjacent goaf are extended to the surface vertical well in the goaf, and the horizontal directional well and the surface vertical well in the goaf are set between the horizontal directional well and the surface vertical well in the goaf The control gate valve is connected, the original gas drainage pump connected with the gas drainage pipeline in the coal mine is used, and it is directly transmitted to the gas gathering station, without additional work. Adopting the above-mentioned extraction method, the coalbed methane and the gas in the adjacent goaf are combined for extraction to save manpower and material resources and reduce costs. Furthermore, the combined extraction is carried out from the underground. The extracted gas can be directly transported to the gas gathering station by the existing extraction pipeline in the underground roadway of the coal mine, and there is no land occupation problem.

【技术实现步骤摘要】
一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采方法及系统
本申请涉及煤矿瓦斯抽采
，尤其涉及以一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采方法及系统。
技术介绍
在目前的能源结构中，煤炭一直占据主要地位。含有煤炭的煤层(即煤矿)一般是存在地下300到500米，因此，煤炭的开采在地下进行，其环境比较恶劣，重大灾害事故频发。煤层瓦斯是危害煤炭安全生产的主要灾害之一，煤层瓦斯是煤炭形成过程中的一种伴生物，以吸附态储存于煤层中。煤层瓦斯的主要成分是甲烷，甲烷是一种清洁能源，但是，当煤层中的甲烷浓度过高，会使空气中氧含量明显降低，使人窒息，且甲烷易燃，与空气混合会形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。因此，开发利用煤层瓦斯，既可以充分利用地下瓦斯资源，又可以防治瓦斯灾害，改善煤炭的生产环境，进而提高经济效益。实际开采过程中，除正在开采的煤层中产生煤层瓦斯之外，在正在开采的煤层邻近处，由于煤矿已被采空会形成采空区，采空区内同样会存留瓦斯，这些瓦斯会涌向临近煤层的工作面，进而给煤炭的开采带来威胁。目前，主要利用抽采的方法分别抽出煤层瓦斯和临近采空区瓦斯。在煤层瓦斯抽采时，通常采用井下钻孔抽采，即在煤矿井下的准备巷道边缘设置井下钻场，在井下钻场中通过钻机在煤层中钻孔，再将钻孔接入煤矿中原有的瓦斯抽采管路，利用原有的瓦斯抽采管路，将煤层瓦斯抽采；在采空区瓦斯抽采时，从地面钻井穿透采空区至冒落带处，然后在地面抽采采空区瓦斯。但是专利技术人在本申请的研究过程中发现，现有的煤层瓦斯和临近采空区瓦斯的抽采是分开抽采，浪费大量人力和物力，增加成本。
技术实现思路
本申请提供了一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采方法及系统，以解决现有的煤层瓦斯和临近采空区瓦斯的抽采是分开抽采，浪费大量人力和物力，增加成本的问题。第一方面，本申请实施例提供一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采方法，所述方法利用钻机完成，所述方法包括：在煤矿的准备巷道边缘垂直开设至少一条对接钻孔钻场；从所述对接钻孔钻场向目标煤层钻设40-80m的对接钻孔；所述对接钻孔内依次置入同轴的无缝钢套管及石油套管，并用水泥将对接钻孔和无缝钢套管及石油套管固定；所述无缝钢套管及石油套管靠近对接钻场的一端安装孔口控制阀，所述孔口控制阀与煤矿中的瓦斯抽采管路连接；在所述对接钻孔的末端沿目标煤层钻设水平定向钻孔，所述水平定向钻孔延伸至地面，形成水平对接井，水平对接井的井口上设有第一井盖，同时，所述水平对接井的井口侧面安装第一闸阀，水平对接井的井口所在区域为地面钻场；在所述地面钻场上临近采空区上方开设采空区地面直井，采空区地面直井的井口上设有第二井盖，同时，采空区地面直井的井口侧面安装第二闸阀，第二闸阀可连接至第一闸阀；在第一闸阀和第二闸阀连接处设置控制闸阀；所述控制闸阀用于控制水平对接井和采空区地面直井的连通，进而使得煤层瓦斯和采空区瓦斯互通；沿采空区地面直井向邻近采空区开设水平对接井，所述水平对接井延伸至冒落带前，在水平对接井中置入石油套管，用水泥将水平对接井和石油套管固定；沿水平对接井继续开设常规定向井至冒落带；抽采时，打开第一闸阀、第二闸阀、控制闸阀和孔口控制阀，在井下利用与瓦斯抽采管路相连接的瓦斯抽放泵将煤层瓦斯与临近采空区瓦斯抽采至瓦斯抽采管路。结合第一方面，在一种实现方式中，所述水平定向钻孔包括水平定向钻孔的主支以及在主支侧面设置的与主支连通的多个钻孔分支。结合第一方面，在一种实现方式中，所述准备巷道的高度低于目标煤层的高度。结合第一方面，在一种实现方式中，所述对接钻孔内的无缝钢套管规格为127*6mm；石油套管规格为127*9.19mm；所述水平对接井中的石油套管的规格为177.8*9.19mm。结合第一方面，在一种实现方式中，所述将对接钻孔和无缝钢套管及石油套管固定的水泥为高标号水泥。结合第一方面，在一种实现方式中，将水平对接井和石油套管固定的水泥为G级油井水泥。第二方面，本申请实施例部分提供了一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采系统，所述系统包括：煤矿井下的准备巷道边缘垂直开设的至少一条对接钻孔钻场，与所述对接钻孔钻场连接的对接钻孔；所述对接钻孔内设置有同轴的无缝钢套管及石油套管，所述对接钻孔和无缝钢套管及石油套管利用水泥固定；所述无缝钢套管及石油套管靠近对接钻孔钻场的一端设置有孔口控制阀，所述孔口控制阀与煤矿中的瓦斯抽采管路连接；所述对接钻孔的另一端连接水平定向钻孔，水平定向钻孔设置在目标煤层中，水平定向钻孔延伸至地面形成水平对接井，所述水平对接井的井口侧面设置有第一闸阀，所述水平对接井的井口上还设置有第一井盖；所述水平对接井一侧设置有采空区地面直井，所述采空区地面直井设置在临近采空区上方，所述采空区地面直井的井口侧面设置有第二闸阀，所述采空区地面直井的井口上还设有第二井盖；所述采空区地面直井连接水平对接井，所述水平对接井延伸至冒落带前，所述水平对接井内设置有石油套管，所述水平对接井和石油套管利用水泥固定；所述水平对接井的末端连接常规定向井，所述常规定向井延伸至冒落带；所述第一闸阀和第二闸阀通过控制闸阀连接，所述控制闸阀用于控制水平对接井和采空区地面直井的连通，进而使得煤层瓦斯和采空区瓦斯互通；抽采时，打开所述第一闸阀、第二闸阀、控制闸阀和孔口控制阀，在井下，利用与瓦斯抽采管路相连接的瓦斯抽放泵将煤层瓦斯与临近采空区瓦斯抽采至瓦斯抽采管路。结合第二方面，在一种实现方式中，所述水平定向钻孔包括水平定向钻孔的主支以及主支侧面设置的多个钻孔分支。本申请实施例公开一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采方法，通过设置在煤层瓦斯层中的水平定向钻孔延伸至地面形成水平定向井，以及，邻近采空区中的水平对接井和常规定向井延伸至地面形成的采空区地面直井，将水平定向井和采空区地面直井中间设置的控制闸阀连通，利用煤矿井下原有的与瓦斯抽采管路相连接的瓦斯抽放泵，并直接输送至集气站，无需增加额外的工作。采用前述的抽采方法，煤层瓦斯与邻近采空区瓦斯合并抽采，节约人力和物力，减少成本，进一步地，合并抽采是从地下进行抽采，可以利用煤矿井下巷道中已有的抽采管路将采出瓦斯气体直接输送到集气站，且不存在占用土地问题。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本申请实施例提供的一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采系统结构示意图。其中，1-准备巷道；2-对接钻孔钻场；3-对接钻孔，31-无缝钢套管及石油套管，32-孔口控制阀；4-水平定向钻孔；5-水平对接井，51-第一闸阀，52-第一井盖；6-采空区地面直井，61-第二闸阀，62-第二井盖；7-水平对接井，71-石油套管；8-常规定向井；9-控制闸阀。具体实施方式为使本申请的上述目的、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采方法，其特征在于，所述方法利用钻机完成，所述方法包括：/n在煤矿的准备巷道边缘垂直开设至少一条对接钻孔钻场；/n从所述对接钻孔钻场向目标煤层钻设40-80m的对接钻孔；所述对接钻孔内依次置入同轴的无缝钢套管及石油套管，并用水泥将对接钻孔和无缝钢套管及石油套管固定；所述无缝钢套管及石油套管靠近对接钻场的一端安装孔口控制阀，所述孔口控制阀与煤矿中的瓦斯抽采管路连接；/n在所述对接钻孔的末端沿目标煤层钻设水平定向钻孔，所述水平定向钻孔延伸至地面，形成水平对接井，水平对接井的井口上设有第一井盖，同时，所述水平对接井的井口侧面安装第一闸阀，水平对接井的井口所在区域为地面钻场；/n在所述地面钻场上临近采空区上方开设采空区地面直井，采空区地面直井的井口上设有第二井盖，同时，采空区地面直井的井口侧面安装第二闸阀，第二闸阀可连接至第一闸阀；在第一闸阀和第二闸阀连接处设置控制闸阀；所述控制闸阀用于控制水平对接井和采空区地面直井的连通，进而使得煤层瓦斯和采空区瓦斯互通；/n沿采空区地面直井向邻近采空区开设水平对接井，所述水平对接井延伸至冒落带前，在水平对接井中置入石油套管，用水泥将水平对接井和石油套管固定；/n沿水平对接井继续开设常规定向井至冒落带；/n抽采时，打开第一闸阀、第二闸阀、控制闸阀和孔口控制阀，在井下利用与瓦斯抽采管路相连接的瓦斯抽放泵将煤层瓦斯与临近采空区瓦斯抽采至瓦斯抽采管路。/n...

【技术特征摘要】
1.一种煤层瓦斯与临近采空区瓦斯合并抽采方法，其特征在于，所述方法利用钻机完成，所述方法包括：
在煤矿的准备巷道边缘垂直开设至少一条对接钻孔钻场；
从所述对接钻孔钻场向目标煤层钻设40-80m的对接钻孔；所述对接钻孔内依次置入同轴的无缝钢套管及石油套管，并用水泥将对接钻孔和无缝钢套管及石油套管固定；所述无缝钢套管及石油套管靠近对接钻场的一端安装孔口控制阀，所述孔口控制阀与煤矿中的瓦斯抽采管路连接；
在所述对接钻孔的末端沿目标煤层钻设水平定向钻孔，所述水平定向钻孔延伸至地面，形成水平对接井，水平对接井的井口上设有第一井盖，同时，所述水平对接井的井口侧面安装第一闸阀，水平对接井的井口所在区域为地面钻场；
在所述地面钻场上临近采空区上方开设采空区地面直井，采空区地面直井的井口上设有第二井盖，同时，采空区地面直井的井口侧面安装第二闸阀，第二闸阀可连接至第一闸阀；在第一闸阀和第二闸阀连接处设置控制闸阀；所述控制闸阀用于控制水平对接井和采空区地面直井的连通，进而使得煤层瓦斯和采空区瓦斯互通；
沿采空区地面直井向邻近采空区开设水平对接井，所述水平对接井延伸至冒落带前，在水平对接井中置入石油套管，用水泥将水平对接井和石油套管固定；
沿水平对接井继续开设常规定向井至冒落带；
抽采时，打开第一闸阀、第二闸阀、控制闸阀和孔口控制阀，在井下利用与瓦斯抽采管路相连接的瓦斯抽放泵将煤层瓦斯与临近采空区瓦斯抽采至瓦斯抽采管路。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平定向钻孔包括水平定向钻孔的主支以及在主支侧面设置的与主支连通的多个钻孔分支。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述准备巷道的高度低于目标煤层的高度。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对接钻孔内的无缝钢套管规格为127*6mm；石油套管规格为127*9.19mm；所述水平对接井中的石油套管的规格为177.8*9.19mm。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将对接钻孔和无缝钢套管及石油套管固定的水泥为高标号水泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫斌伟，王建华，常力文，计生卿，王信，沙涛，梁鹏，
申请(专利权)人：宁夏煤炭勘察工程有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64