远距离下保护层采动卸压及地面井失稳变形研究

【摘要】：作为高瓦斯复杂煤层群开采的典型代表,淮南矿区在煤层群集约化开发及煤与瓦斯共采领域取得较大成功,卸压煤层瓦斯地面井抽采也在部分矿井取得成功。本文以地面井采气成功率高的丁集矿及试验井成功率相对较低的顾桥矿为研究对象,采用理论分析、数值实验与工程实践相结合的方法,研究远距离下保护层采动煤岩体卸压变形移位规律、地面井的稳定性分析与特种加固措施以及卸压煤层瓦斯地面井和井下组成的立体抽采工程实践。应用FLAC3D软件,模拟分析了远距离下保护层11-2煤层采动造成的覆岩卸压及变形移位规律、被保护层13-1煤层卸压及变形移位规律及被保护层渗透性演化规律;模拟分析了地面井套管失稳变形的挤压破坏和剪切破坏两种响应机制,将煤层采面走向上看作半无限大平面问题,建立沿煤层倾向的模型,模拟了在采动过程中不同位置处预设地面井的变形移位规律,揭示出钻井在采动影响下的破坏特征,合理选择地面钻井的位置,采用“G”级油井水泥固井来防止套管破断。研究对象现场工程实践表明,顾桥矿、丁集矿采用的地面钻井、井下工作面高抽巷和走向钻孔、采空区埋管、顺层钻孔和底抽巷穿层钻孔及顺槽穿层钻孔等立体式抽采瓦斯与方法,使工作面瓦斯抽采率达到47.8~87.5%。提出了淮南矿区地面钻井瓦斯抽采效果评价方法,得出丁集矿地面井是成功的,而顾桥矿地面井失败,建议顾桥矿采用丁集矿试验成功的“G”级油井水泥固井方法来提高地面钻井井身稳定性。