晉城礦區(qū)煤層氣三區(qū)聯(lián)動(dòng)立體抽采模式

李國富 李 波 焦海濱 劉 星

(1.山西晉城煤業(yè)集團(tuán)煤層氣事業(yè)部，山西 048006;2.中國礦業(yè)大學(xué) (北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083)

晉城礦區(qū)煤層氣三區(qū)聯(lián)動(dòng)立體抽采模式

李國富1，2李 波1焦海濱1劉 星1

(1.山西晉城煤業(yè)集團(tuán)煤層氣事業(yè)部，山西 048006;2.中國礦業(yè)大學(xué) (北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083)

經(jīng)過20多年的探索與實(shí)踐，晉煤集團(tuán)與中國礦業(yè)大學(xué)、西安煤炭科學(xué)研究院等單位合作，根據(jù)煤炭開發(fā)時(shí)空接替規(guī)律，將煤礦區(qū)劃分為規(guī)劃區(qū)、準(zhǔn)備區(qū)、生產(chǎn)區(qū)三個(gè)區(qū)間，分區(qū)采用地面鉆井排采、地面與井下聯(lián)合抽采以及本煤層鉆孔抽采等不同的技術(shù)措施以保證煤炭安全高效生產(chǎn)，初步實(shí)現(xiàn)了煤礦區(qū)煤炭與煤層氣兩種資源安全高效協(xié)調(diào)開發(fā)。三區(qū)聯(lián)動(dòng)的區(qū)域遞進(jìn)式立體抽采模式 (晉城模式)，初步解決了煤層氣開發(fā)與煤炭開采的時(shí)空矛盾，提高了煤炭資源回收率，實(shí)現(xiàn)了煤礦瓦斯井下抽采和地面原位抽采兩個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)模式的有效銜接。

煤層氣 煤炭 規(guī)劃區(qū) 準(zhǔn)備區(qū) 生產(chǎn)區(qū) 立體抽采

長期以來，我國高瓦斯礦井均是通過煤礦井下抽采瓦斯來保證其安全生產(chǎn)的。自21世紀(jì)初開始，利用石油天然氣開發(fā)技術(shù)將煤層中吸附的煤層氣提前預(yù)抽出來并加以綜合利用的煤層氣地面抽采技術(shù)在我國逐步獲得成功，使得煤礦區(qū)煤炭與煤層氣兩種資源安全高效協(xié)調(diào)開發(fā)成為可能。

如何突破煤礦瓦斯井下抽采和煤層氣地面抽采兩個(gè)獨(dú)立產(chǎn)業(yè)模式的局限性，有機(jī)協(xié)調(diào)煤礦安全高效生產(chǎn)與煤層氣資源開發(fā)利用，是實(shí)現(xiàn)煤層氣產(chǎn)業(yè)安全、能源、環(huán)保三重效益所必須解決的重大技術(shù)瓶頸。

基于煤炭開發(fā)時(shí)空接替規(guī)律，將煤礦區(qū)劃分為煤炭生產(chǎn)規(guī)劃區(qū) (簡稱規(guī)劃區(qū))、煤炭開拓準(zhǔn)備區(qū)(簡稱準(zhǔn)備區(qū))與煤炭生產(chǎn)區(qū) (簡稱生產(chǎn)區(qū))三個(gè)區(qū)間。生產(chǎn)區(qū)即煤炭生產(chǎn)礦井現(xiàn)有生產(chǎn)區(qū)域，準(zhǔn)備區(qū)是煤炭生產(chǎn)礦井近期 (一般為3～5年內(nèi)即將進(jìn)行回采的區(qū)域)，而規(guī)劃區(qū)的煤炭資源一般在5～10年甚至更長時(shí)間以后方進(jìn)行采煤作業(yè)，留有充分的煤層氣預(yù)抽時(shí)間。

晉城煤業(yè)集團(tuán)自上世紀(jì)九十年代開始在潘莊礦區(qū)引進(jìn)美國先進(jìn)的煤層氣地面預(yù)抽技術(shù)，結(jié)合晉城礦區(qū)地質(zhì)情況研發(fā)出了“清水鉆進(jìn)、活性水壓裂、定壓排采、低壓集輸”系列關(guān)鍵技術(shù)，使得沁水盆地南部地區(qū)的煤層氣地面開發(fā)在我國煤層氣產(chǎn)業(yè)一直占據(jù)著舉足輕重的地位。沁南地區(qū)煤層氣地面開發(fā)的成功，也為煤礦區(qū)三區(qū)聯(lián)動(dòng)、分區(qū)采用不同技術(shù)措施實(shí)施煤炭與煤層氣兩種資源安全高效協(xié)調(diào)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

在充分論證了規(guī)劃區(qū)、準(zhǔn)備區(qū)、生產(chǎn)區(qū)之間的技術(shù)銜接要求基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了瓦斯安全閾值測算模型和模擬方法，創(chuàng)立了三區(qū)聯(lián)動(dòng)的區(qū)域遞進(jìn)式立體抽采模式，并實(shí)現(xiàn)了“三區(qū)”煤層氣抽采關(guān)鍵技術(shù)及配套工藝的創(chuàng)新。

1 煤礦區(qū)煤層氣三區(qū)聯(lián)動(dòng)立體抽采模型

1.1 煤礦區(qū)煤層氣三區(qū)聯(lián)動(dòng)立體抽采決策模型

以晉城等礦區(qū)為代表的華北中部地區(qū)，石炭二疊系煤層瓦斯含量高，安全生產(chǎn)隱患極其嚴(yán)重;煤礦瓦斯井下抽采和地面原位抽采兩個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)模式無法從技術(shù)上有效銜接，地面抽采與煤礦瓦斯治理嚴(yán)重脫節(jié)，煤層氣開發(fā)與煤炭開采的時(shí)空矛盾尖銳，難以有效地為煤礦瓦斯安全達(dá)標(biāo)服務(wù);多數(shù)礦井實(shí)行單一煤層的煤炭開采，國內(nèi)外傳統(tǒng)的區(qū)域卸壓瓦斯抽采工藝和技術(shù)無法實(shí)施，抽采效率低，抽采成本高，不能保證在有限時(shí)間內(nèi)抽采達(dá)標(biāo)。基于煤炭開采時(shí)空接替規(guī)律，創(chuàng)新煤層氣抽采工藝及關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)這些地區(qū)煤礦安全、能源開發(fā)雙重效益并舉的必由途徑。

三區(qū)聯(lián)動(dòng)抽采模式主要采用遞進(jìn)式抽采模式，即根據(jù)煤儲(chǔ)層的瓦斯含量與瓦斯壓力在不同的區(qū)域采用不同的抽采技術(shù)。在煤炭生產(chǎn)規(guī)劃區(qū)，因?yàn)榱粲谐渥愕某椴蓵r(shí)間，可以采用地面鉆井、定壓排采的方式進(jìn)行預(yù)抽采。在煤炭開采之前進(jìn)行充足時(shí)間的“先抽后采”，可以徹底改變?cè)几咄咚弓h(huán)境的采煤作業(yè)設(shè)計(jì)方式，可以將高瓦斯環(huán)境降為低瓦斯作業(yè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大幅度降低通風(fēng)量即減少巷道截面積、改變高瓦斯礦井目前通常采用的兩進(jìn)一回(即Y型通風(fēng))甚至是三進(jìn)兩回通風(fēng)方式、降低保留煤柱的數(shù)量、提高煤炭資源回收率的目的。

煤炭開拓準(zhǔn)備區(qū)一般在3～5年轉(zhuǎn)化為煤炭生產(chǎn)區(qū)，超過5年以上會(huì)增加維護(hù)成本，時(shí)間太短因瓦斯解吸時(shí)間不足會(huì)造成瓦斯含量和瓦斯壓力不達(dá)標(biāo)。在煤炭開拓準(zhǔn)備區(qū)，采用地面與井下聯(lián)合抽采工藝進(jìn)行預(yù)抽采。為使掘進(jìn)巷道抽采達(dá)標(biāo)，晉城煤業(yè)集團(tuán)首創(chuàng)了地面井壓裂、井下長鉆孔抽采以及條帶式井上下聯(lián)合抽采技術(shù)，同時(shí)在寺河、成莊等礦區(qū)應(yīng)用井下定向鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)煤礦井下鉆孔與地面鉆井壓裂帶的貫通，真正實(shí)現(xiàn)了井上下聯(lián)合抽采。

在煤炭生產(chǎn)區(qū)，雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域抽采達(dá)標(biāo)，但仍然需要進(jìn)行本煤層鉆孔抽采降低井下通風(fēng)量保證煤炭安全高效生產(chǎn)，同時(shí)由于瓦斯賦存的非均質(zhì)性也使得煤礦井下局部的瓦斯異常情況時(shí)有發(fā)生，井下高效抽采由于其壓降更大，可以大幅度降低局部瓦斯異常情況發(fā)生的頻率。

1.2 煤礦區(qū)煤層氣三區(qū)聯(lián)動(dòng)立體抽采模型理論基礎(chǔ)

1.2.1 煤礦安全生產(chǎn)容許最高瓦斯含量數(shù)學(xué)模型

依據(jù)煤層氣地質(zhì)特征、瓦斯地質(zhì)條件、煤炭開采強(qiáng)度和煤礦通風(fēng)安全措施等四方面主控因素，推導(dǎo)出煤礦安全生產(chǎn)容許最高瓦斯含量預(yù)測數(shù)學(xué)模型，為“三區(qū)”聯(lián)動(dòng)時(shí)空接替 (煤炭生產(chǎn)何時(shí)由上一時(shí)空進(jìn)入下一時(shí)空)提供了瓦斯含量閾值方面的決策依據(jù):

式中:Cp，煤礦安全生產(chǎn)容許最高瓦斯含量，m3/t;Cic，噸煤原始瓦斯含量，m3/t;R，煤層氣解吸率，%;β，煤炭資源回采率，%;ε，綜合影響因子;Mc，回風(fēng)流中甲烷最高允許濃度，%;Sh，回風(fēng)巷斷面積，m2;Vh，回風(fēng)巷最高允許風(fēng)速，m/s;n，工作面迎頭前方影響距離與工作面推進(jìn)速度的比值;P，單位時(shí)間煤炭產(chǎn)量，t/s。

1.2.2 基于二級(jí)滲流數(shù)學(xué)模型的煤層瓦斯壓力數(shù)值模擬模型

通過晉煤集團(tuán)煤層氣產(chǎn)學(xué)研合作單位中國石油大學(xué) (北京)進(jìn)行大量的滲流機(jī)理實(shí)驗(yàn) (圖1)，建立了考慮煤層瓦斯?jié)B流啟動(dòng)壓力的基質(zhì)孔隙內(nèi)非達(dá)西滲流 (公式2)和裂隙內(nèi)達(dá)西滲流 (公式3)，進(jìn)而建立了基于二級(jí)滲流模型的煤層瓦斯壓力數(shù)值模擬模型，為“三區(qū)”聯(lián)動(dòng)時(shí)間接替提供了瓦斯壓力限值方面的決策依據(jù)。

圖1 煤樣滲流機(jī)理實(shí)驗(yàn)成果

一級(jí)滲流模型 (基質(zhì)孔隙非達(dá)西滲流):

式中:v—在壓差△p下流體通過樣柱的流速，cm3/s;k—樣柱的絕對(duì)滲透率，D;A—樣柱截面

二級(jí)滲流模型 (裂隙內(nèi)達(dá)西滲流):積，cm2;△p—流體通過樣柱前后的壓力差，10-1MPa;μ—通過樣柱的流體粘度，mPa·s;L—樣柱長度，cm。

2 煤礦規(guī)劃區(qū)煤層氣地面高效低成本抽采關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)條件下，地面井的煤層氣預(yù)抽采周期和預(yù)抽效率難以滿足規(guī)劃區(qū)與準(zhǔn)備區(qū)接替的時(shí)間要求，煤層強(qiáng)化改造效果不佳、鉆井/排采過程中煤儲(chǔ)層傷害嚴(yán)重、單井施工和排采與集輸成本高等。為此，研發(fā)和突破了煤層高效改造增產(chǎn)、煤層氣井控壓控粉排采、叢式井鉆采、低壓自然能集輸節(jié)能降耗等技術(shù)難題，提高了煤層氣抽采效率，有效降低了成本，優(yōu)化相關(guān)技術(shù)和工藝，是提高煤層氣地面預(yù)抽效率、降低生產(chǎn)成本進(jìn)而保證煤炭開拓準(zhǔn)備區(qū)瓦斯含量和壓力達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。

2.1 大砂量中砂比煤層高效改造增產(chǎn)技術(shù)

通過不同排量、不同前置液量、不同攜砂液量、不同平均砂比的示范工程試驗(yàn) (表1)，針對(duì)晉城礦區(qū)煤層天然裂隙較為發(fā)育導(dǎo)致壓裂液濾失嚴(yán)重、煤層低模量、低強(qiáng)度 (脆、軟，易破碎)、非彈性體力學(xué)性質(zhì)致使壓裂難度大、煤吸附能力極強(qiáng)而使壓裂液不能含有機(jī)添加劑等特點(diǎn)，研制成功大排量 (＞8m3/min)、中砂比 (12% ～16%)、大規(guī)模活性水壓裂工藝技術(shù)，顯著提高了煤層改造效果和煤層氣井產(chǎn)量，降低了單位產(chǎn)量的作業(yè)成本。

表1 煤層改造施工參數(shù)匹配試驗(yàn)方案

2.2 智能控壓控粉排采工藝技術(shù)

研究發(fā)現(xiàn)，晉城無煙煤層滲透率的應(yīng)力敏感性很強(qiáng)，壓差過大或煤粉堵塞導(dǎo)致近井筒煤層受到嚴(yán)重傷害。為此，通過大量實(shí)踐探索，形成了針對(duì)不同地質(zhì)條件的排采強(qiáng)度 (控制產(chǎn)水量)、液面和套壓智能優(yōu)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了最佳壓差控制和最佳煤粉產(chǎn)出速度、產(chǎn)出時(shí)段控制，保證煤層氣井長期穩(wěn)定高產(chǎn)，同時(shí)也有效降低了修井和排采作業(yè)成本。

2.3 叢式井鉆采技術(shù)及其大規(guī)模推廣應(yīng)用

叢式井是在同一井場應(yīng)用定向鉆進(jìn)技術(shù)向不同方向鉆出2個(gè)以上井眼的“樹叢狀”井組，具有節(jié)約土地資源、便于集中控制、降低排采集輸成本等優(yōu)勢。為此，晉煤集團(tuán)在潘莊煤礦規(guī)劃區(qū)施工成功國內(nèi)第一組煤層氣叢式井抽采井組，并在其他規(guī)劃區(qū)廣泛推廣應(yīng)用。同時(shí)，針對(duì)煤層氣叢式井排采生產(chǎn)期長、煤層區(qū)域變化不大等特點(diǎn)，研發(fā)了井眼軌跡 (井身平滑度)和中靶位移控制技術(shù)，攻克了特定曲率井眼的排采技術(shù)難關(guān)，保證了叢式井的順利施工和大規(guī)模推廣應(yīng)用，大幅度降低了預(yù)抽采成本。

2.4 低壓自然能煤層氣集輸技術(shù)

煤層氣的井口壓力低、壓力差異大，常規(guī)集輸工藝需要增壓設(shè)備，造成能耗增大。為解決集輸驅(qū)動(dòng)力不足和增壓設(shè)備能耗大的問題，本著下游適應(yīng)上游的設(shè)計(jì)思想，改進(jìn)了下游壓縮機(jī)，降低了其入口壓力，省去了各個(gè)集氣站的增壓設(shè)備，率先形成低壓集輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了井口壓力不足0.25MPa的正常集輸，大大降低了集輸成本 (圖2)。

圖2 低壓自然能煤層氣集輸技術(shù)流程圖

與國內(nèi)外同類技術(shù)對(duì)比，鉆井技術(shù)由清水鉆進(jìn)發(fā)展成低傷害高效率空氣鉆進(jìn)，壓裂工藝由活性水大砂比壓裂技術(shù)發(fā)展成多前置液中砂比水力壓裂，煤層氣井排采由人工控制發(fā)展成數(shù)字智能化控壓控粉，煤層氣集輸技術(shù)由人工增壓集輸發(fā)展為低壓自然能集輸，形成了一整套煤層氣地面高效低成本抽采關(guān)鍵技術(shù)。

3 準(zhǔn)備區(qū)煤層氣地面與井下聯(lián)合抽采技術(shù)體系

傳統(tǒng)的地面直井或水平井只能實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)”上的卸壓，經(jīng)前期預(yù)抽后煤層中殘留瓦斯的吸附性更強(qiáng)，需要區(qū)域卸壓才能被有效解吸和抽采;晉城、陽泉等礦區(qū)受地質(zhì)條件限制，目前國內(nèi)外采用的區(qū)域卸壓方式難以實(shí)施。然而，適合這種地質(zhì)條件的煤層氣地面工程、煤炭開采井下工程、煤層區(qū)域卸壓開采組合技術(shù)國內(nèi)外均未實(shí)現(xiàn)，難以降低巷道快速掘進(jìn)過程中瓦斯動(dòng)力和濃度超限的危險(xiǎn)。

針對(duì)上述情況，成功研發(fā)了地面與井下聯(lián)合抽采工藝、條帶式井上下聯(lián)合抽采、井下本煤層長鉆孔貫通地面井水力壓裂影響區(qū)等關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)立了獨(dú)具特色的開拓準(zhǔn)備區(qū)的煤層氣地面與井下聯(lián)合抽采技術(shù)體系。

3.1 地面與井下聯(lián)合抽采工藝

如圖3所示，根據(jù)煤炭開拓與開采計(jì)劃，分兩個(gè)基本工藝實(shí)施聯(lián)合抽采。第一步，在采煤準(zhǔn)備工程未施工之前，在大巷和條帶式采煤工作面巷道預(yù)留位置布置地面井網(wǎng)，實(shí)施壓裂抽采。第二步，在巷道掘進(jìn)過程沿巷道方向中施工井下順層水平長鉆孔，貫通數(shù)口地面井壓裂影響區(qū)，形成條帶狀區(qū)域卸壓抽采。

圖3 煤礦開拓準(zhǔn)備區(qū)煤層氣地面與井下聯(lián)合抽采工藝示意圖

3.2 條帶式井上下聯(lián)合抽采技術(shù)

在煤礦待掘進(jìn)巷道區(qū)域，在地面沿巷道條帶狀布置煤層氣井組，經(jīng)壓裂改造后進(jìn)行地面煤層氣抽采，提前抽采瓦斯;在巷道掘進(jìn)過程中，施工井下瓦斯抽采鉆孔，待井下鉆孔連通煤層氣井壓裂影響區(qū)后，地面煤層氣井停抽，僅由井下鉆孔利用煤層地面壓裂增滲區(qū)繼續(xù)抽采瓦斯。

3.3 井下本煤層長鉆孔貫通地面井壓裂影響區(qū)抽采技術(shù)

利用千米鉆機(jī)定向施工本煤層長鉆孔與地面直井壓裂影響區(qū)溝通，形成人工裂縫與長鉆孔構(gòu)成的立體抽采網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)煤層的大面積改造卸壓和瓦斯抽采。技術(shù)實(shí)施的效果，取決于采煤工程布置與煤層氣地面工程布置之間的有機(jī)銜接。其中，地應(yīng)力場特征是兩類工程布置所要考慮的共性地質(zhì)條件。即:壓裂裂縫優(yōu)先沿最大擠壓應(yīng)力方向發(fā)育，條帶狀采煤工程和地面井組垂直于最大擠壓應(yīng)力方向布置，以最大限度地?cái)U(kuò)展條帶狀抽采區(qū)的寬度，提高抽采效率，縮短抽采時(shí)間。

該套技術(shù)首次將采煤卸壓區(qū)與地面壓裂改造技術(shù)有效耦合起來，實(shí)現(xiàn)了煤層透氣性的全覆蓋式提高及采動(dòng)區(qū)煤層瓦斯高效抽采，解決了單一煤層煤炭開采區(qū)難以區(qū)域卸壓、瓦斯抽采效率低下、抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間較長等技術(shù)難題。

4 煤礦生產(chǎn)區(qū)煤層氣井下高效抽采關(guān)鍵技術(shù)

原有井下煤層瓦斯抽采鉆孔不能確定鉆進(jìn)軌跡(定向定位)問題，瓦斯抽采出現(xiàn)死角和盲區(qū)，存在安全隱患;礦井松軟煤層鉆進(jìn)易塌孔、壓鉆，鉆孔成孔率低，抽采效果差。2007年以來，晉煤集團(tuán)在中硬煤層中瓦斯抽采鉆孔定向控制施工，實(shí)現(xiàn)了井下煤層大面積精確抽采，消除抽采空白帶，建立了區(qū)域抽采達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)模型，合理布置區(qū)域鉆孔工程和抽采時(shí)間;同時(shí)在松軟煤層使用暫堵護(hù)壁液和水平填砂技術(shù)，提高松軟煤層成孔率，提高瓦斯抽采效果。

4.1 建立了區(qū)域抽采達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)模型

區(qū)域抽采達(dá)標(biāo)是煤層經(jīng)抽采后，區(qū)域內(nèi)煤層各點(diǎn)瓦斯含量與瓦斯壓力均降到抽采指標(biāo)要求以下。根據(jù)煤層瓦斯分布規(guī)律，測定區(qū)域內(nèi)經(jīng)地面預(yù)抽后煤層的瓦斯含量 (Xy)、計(jì)算區(qū)域瓦斯總量(Q總)、抽采達(dá)標(biāo)量 (Q標(biāo))及井下區(qū)域本煤層需抽采量 (Q抽)，區(qū)域內(nèi)抽采瓦斯量應(yīng)滿足Q總-Q抽≤Q標(biāo)。根據(jù)Q抽可以確定區(qū)域鉆孔工程量 (l)及合理抽采時(shí)間 (t)如公式4。區(qū)域抽采鉆孔使用定向鉆機(jī)施工，根據(jù)瓦斯地質(zhì)規(guī)律調(diào)整鉆孔密度，消除煤層瓦斯抽采盲區(qū)，真正實(shí)現(xiàn)區(qū)域煤層瓦斯抽采達(dá)標(biāo)。

公式 (4)中l(wèi)為煤層抽采鉆孔量 (m)、q0為百米鉆孔初始流量 (m3/min)、a為煤層瓦斯衰減系數(shù)，t為抽采時(shí)間。區(qū)域鉆孔使用定向鉆機(jī)施工，鉆孔密度根據(jù)瓦斯地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)煤層變化情況盡可能均勻布置，消除煤層抽采鉆孔布置盲區(qū)，真正實(shí)現(xiàn)區(qū)域煤層瓦斯抽采達(dá)標(biāo)。

4.2 中～硬煤層瓦斯抽采鉆孔定向控制施工技術(shù)

煤礦原先施工的煤層氣井下抽采鉆孔無隨鉆測量儀器，無法控制井眼軌跡。中～硬煤層瓦斯抽采鉆孔定向控制施工技術(shù)集成國產(chǎn)鉆進(jìn)裝備和隨鉆測量儀器，優(yōu)化鉆壓與鉆井液控制參數(shù)，創(chuàng)新煤礦井下順煤層千米鉆孔定向鉆進(jìn)施工工藝，使得鉆孔直徑達(dá)到了96mm，隨鉆測量精度達(dá)到0.5%，單孔主孔最大鉆進(jìn)長度達(dá)1046m，單孔 (包括主孔與分支孔)有效抽采長度達(dá)到2000～5000m，鉆孔成孔率80%以上，截至2010年底累計(jì)施工定向鉆孔長度280萬m，實(shí)現(xiàn)了大區(qū)域長時(shí)間精準(zhǔn)抽采。

4.3 松軟煤層鉆孔護(hù)孔鉆進(jìn)技術(shù)

針對(duì)松軟煤層抽采鉆孔施工過程中孔壁失穩(wěn)和護(hù)壁堵塞瓦斯?jié)B流通道的難題，研發(fā)出暫堵護(hù)壁鉆井液體系。暫堵護(hù)壁液為化學(xué)漿液，護(hù)壁液暫堵率54.82%，護(hù)壁液降解后煤層透氣能力恢復(fù)至?xí)憾虑暗?5%，并可保持鉆孔孔壁穩(wěn)定3個(gè)月左右。針對(duì)瓦斯抽采鉆孔垮塌導(dǎo)致鉆孔失效問題，研發(fā)成功小井眼水平孔高效填砂技術(shù)，填砂飽和度達(dá)90%。

［1］武華太.煤礦區(qū)瓦斯三區(qū)聯(lián)動(dòng)立體抽采技術(shù)的研究和實(shí)踐 ［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2011，36(8):1312-1316.

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Three-region Integrated CBM Stereo-extraction in Jincheng Mining Area

LI Guofu1，2，LI Bo1，JIAO Haibin1，LIU Xing1
(1.CBM Department of Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group，Shanxi 048006;2.College of Geoscience and Surveying Engineering，China University of Mining and Technology(Beijing)，Beijing 100083)

Based on more than 20 years’exploration and practice，Jincheng Anthracite Mining Group had worked with China University of Mining and Technology，Xi’an Research Institute of CCTEG，etc.，and divides the mining area into three regions，including the planning area，the preparation are and the production area，in accordance with time-space replacement regularities of coal.Different technical measures，including drainage by surface drilling，combination of surface drilling and underground drainage，borehole drilling in the coal seams，etc.are applied in different regions，to guarantees the effective and safety coal production，and preliminarily realize the coordinate development CBM and CMM.Regional and progressive CBM/CMM stereo-extraction by integrating three regions(Jincheng Mode)resolves the contradiction between space and time of CBM development and coal mining，improve the recovery rate of coal resources，and realize the coordination of the two independent industry modes of underground CMM drainage and CBM surface development.

CBM;coal;planning area;preparation area;production area;stereo-extraction

“十二五”國家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目“山西晉城礦區(qū)采氣采煤一體化煤層氣開發(fā)示范工程”(2011ZX05063)和“十二五”山西省科技重大專項(xiàng)“煤層氣抽采關(guān)鍵技術(shù)及示范”專項(xiàng)

李國富，男，博士 (后)，教授級(jí)高工，多年致力于煤層氣開發(fā)利用研究。

(責(zé)任編輯 劉 馨)