一、适用范围及推广前景

高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理我国高瓦斯及突出矿井数量众多，抽采是治理瓦斯灾害的根本途径。但是，我国煤层渗透率极低，瓦斯预抽效果差。基于煤层的采动效应，周围煤岩体裂隙发育、渗透率增大，为瓦斯高效抽采提供了条件。井下瓦斯抽采技术存在工程量大、施工危险性高以及干扰正常生产秩序等缺陷。地面钻井是一种高效的瓦斯抽采技术，可大流量、高浓度地抽采被保护层卸压瓦斯及开采煤层采空区瓦斯，并且钻井施工和运行不受井下空间和生产安排的限制，因此可在我国内高瓦斯及突出矿区的瓦斯灾害治理中发挥巨大作用。

项目成果在宁夏呼噜斯太、汝箕沟、甘肃靖远、贵州盘江、水城和辽宁铁法等矿区进行了推广应用，利用地面钻井抽采采动卸压瓦斯和采空区瓦斯，大幅度降低瓦斯对矿井的威胁，取得了显著的效果。在我国高瓦斯和突出矿区均可推广应用该项技术，确保煤与瓦斯安全、高效、和谐共采，为煤矿的安全生产做出贡献。该项目的研究成果丰富了瓦斯治理体系，推动了煤炭行业的科技进步，对建设和谐社会、保证我国煤炭事业的健康发展具有重大意义。

二、技术内容

（一）基本原理

针对目前采动卸压区钻井井身稳定性较差以及抽采后期瓦斯流量大幅度降低等难

题，开展了采场上覆岩层移动对地面钻井的剪切特性研究，提高井身稳定性的技术方法研究，地面钻井产气量影响因素及变化规律的研究，综放开采顶板来压采空区瓦斯突涌特性研究以及钻井产气量增产技术研究，形成了采动卸压区钻井设计、施工及产气增产的成套技术，发明了防剪切破断的地面钻井井身结构，提出了“井底增阻法”和气-液相间歇循环组合增产新技术增产技术，解决了突出煤层卸压瓦斯抽采，特厚煤层顶板来压采空区瓦斯突涌，常规井身容易破断失效，钻井抽采卸压瓦斯及采空区瓦斯流量大幅度衰减等技术问题。

（二）关键技术描述

（1）地面钻井抽采消突技术

通过建立钻井剪切的力学模型，研究“S 型”井身形成的机理，揭示了软弱结构的

滑移剪切效应是井身破断的主要原因。发明了系列提高井身稳定性的技术方法及防剪切破断的钻井井身结构，使钻井在服务周期内无一发生破断，被保护层残余瓦斯压力降至***，首次实现了被保护层卸压瓦斯完全由地面钻井抽出。

（2）地面钻井抽采控制采空区瓦斯流场技术

针对综放开采采空区瓦斯突涌的技术难题，提出了地面钻井抽采控制采空区瓦斯流场的方法，大幅度降低了工作面的瓦斯涌出量。

（3）钻井产气增产技术

针对钻井抽采后期流量大幅度降低的难题，发明了“井底增阻法”和“气-液相间

歇循环组合增产新技术”，实现了提高钻井抽采流量、延长了钻井有效抽采期的目的。

（三）工艺流程

（1）钻井布井位置优化

在采动作用下，必须把钻井布置在煤岩层裂隙发育程度最高的区域，由于采场不同区域岩层的运移也有较大差别，把钻井布置在距工作面回风巷 30m～50m 的区域，既可满足钻井长期抽采的要求，又能实现大流量抽采卸压瓦斯。

（2）钻井井身结构设计及施工

通过生产套管与井壁之间留设“缓冲容移间距”、应用整管结构、“套管强化技术”

处理筛管段等方法提高井身稳定性，地面钻井采钻井一开井身应选择在岩层硬度相对较大的厚层段内终孔，并且固井应选择具有高固井质量的固井技术以增强井身结构的抗压、抗剪强度。

（3）钻井产气增产技术

为提高被保护层卸压瓦斯抽采量，可采用“井底增阻法”进行处理，实现提高被保

护层卸压瓦斯抽采量的目的；针对钻井停抽瓦斯流量大幅度降低后，可采用“气－液相组合处理法”通畅裂隙通道，提高瓦斯流量。

三、主要技术指标

地面钻井失效概率降低，被保护层残余瓦斯压力降至 ***，采空区瓦斯涌出量大幅度降低（小于 6m3/min），回风瓦斯浓度基本保持在 ***%以下，单井最大日产气量达到 24826 m3；在抽采流量大幅度降低的条件下，延长高流量抽采期 70 天以上。

四、典型案例及成效

本项目技术在神华宁夏煤业集团乌兰煤矿进行了工程应用，在试验区域共布置 14

口地面钻井，累计抽出纯瓦斯 *** 万 m3，其中单井最大总产气量为 *** 万 m3，最大日产气量达到 24826 m3；钻井在服务周期内全部保持稳定，无一发生破断；钻井抽采后，被保护层残余瓦斯压力降至 ***，首次实现了被保护层卸压瓦斯完全由地面钻井抽出。