[实用新型]一种采空区与下组煤联合抽采井身结构

说明书

本实用新型属于煤层瓦斯抽采技术领域，具体为一种采空区与下组煤联合抽采井身结构。该结构可以对上部采空区卸压瓦斯进行负压抽采，同时对下组煤层瓦斯进行预抽，井身结构具有简便易行自身稳定性好的特点。包括直径依次减小的一开钻孔、二开钻孔、三开钻孔；一开钻孔钻至地表以下50位置处，一开钻孔内设置表层套管，一开钻孔与表层套管间环空设置一开水泥环；二开钻孔由一开钻孔底部至上部煤层煤柱底板下2m，上部煤层采空区冒落带和上部煤层采动裂隙带井段设置二开筛管，二开筛管到地表连接二开套管，二开套管和二开钻孔之间环空设置二开水泥环，固定二开套管；三开钻孔由二开钻孔底部至下部煤层底板以下40m。

技术领域

本实用新型属于煤层瓦斯抽采技术领域，具体为一种采空区与下组煤联合抽采井身结构。

背景技术

煤炭开采过程中，采空区周围岩体内的原有应力平衡状态被破坏，引起应力的重新分布。煤层顶板出现典型的垂向分带特征。自上至下可分为弯曲下沉带、裂隙带、冒落带。从岩层的破坏作用来看，上部冒落带破坏作用最强，裂隙带次之，弯曲下沉带内岩层破坏作用最小。弯曲下沉带产生裂隙多为顺层裂隙，裂隙沟通性差；裂隙带随岩层下沉，形成大量穿层裂隙和顺层裂隙，裂隙范围内的穿层裂隙可以沟通上、下岩层。开采工作面顶煤放落后，采空区内遗煤、煤柱、裂隙带内的煤层在卸压作用下涌出大量瓦斯，瓦斯密度小于空气密度，通过浮力作用在裂隙带内富集。

中国专利CN104895531A（单一厚煤层地面采动井抽采工艺）介绍了煤层开采后，地面钻井抽采上部冒落带和裂隙带内瓦斯抽采工艺，不足是煤层上方的垂直抽采井受到采煤后上覆岩层下沉、移动、挤压作用影响，容易受到破坏。为了提高地面抽采井的井身稳定性，延长抽采时间，CN111022108A（一种抽采采空区瓦斯的方法）和CN102121364A（卸压煤层气地面抽采井的井身结构及其布设方法）对地面抽采井的布置位置进行了调整，将地面抽采井部分井身结构放在裂隙影响范围外，抽采采空区上部裂隙带和冒落带内的瓦斯。CN104405281A（一种过采空区套管钻井工艺方法）、CN107313716A（孔底复合封堵破碎岩体的煤层气井穿越采空区的钻井方法）、CN107313745A（一种过采空区多结点集约化注浆加固煤层气井的固井方法）、CN109057795A（一种过采空区煤层气地面钻井方法）介绍了四种穿越采空区开发下组煤的方法，缺点是工艺复杂，需要特殊工艺与特殊工具配合。缺少一种抽采井身结构能同时具有以下优点：①既可以抽采上部采空区冒落带和裂隙带瓦斯，②又可以抽采采空区下部卸压区下伏煤层瓦斯③工艺简便易行④井身结构稳定不易破坏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种采空区与下组煤联合抽采井身结构，可以对上部采空区卸压瓦斯进行负压抽采，同时对下组煤层瓦斯进行预抽，井身结构具有简便易行自身稳定性好的特点。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种采空区与下组煤联合抽采井身结构，包括一开钻孔、二开钻孔、三开钻孔；一开钻孔的直径大于二开钻孔的直径，二开钻孔的直径大于三开钻孔的直径；一开钻孔钻至地表以下50+10m位置处，一开钻孔内设置表层套管，一开钻孔与表层套管间环空设置一开水泥环；二开钻孔由一开钻孔底部至上部煤层煤柱底板下2~4m，上部煤层采空区冒落带和上部煤层采动裂隙带井段设置二开筛管，二开筛管到地表连接二开套管，二开套管底部从下向上依次设置封隔器和分级箍，二开套管和二开钻孔之间环空设置二开水泥环，固定二开套管；三开钻孔由二开钻孔底部至下部煤层底板以下40+5m，三开钻孔底部至地表设置三开套管，三开套管与三开钻孔间环空设置三开水泥环。

优选的，所述分级箍为压差式分级箍。

优选的，所述封隔器为K341封隔器。

优选的，所述筛管为割缝筛管。

所述三开固井水泥用量通过三开钻孔孔径、三开套管外径和三开钻孔高度计算，避免返高过高，堵塞二开筛管。