逆断影响下低渗煤层地面压裂直井井位优选研究

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2024.0090

采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (3): 708-719.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0090

逆断影响下低渗煤层地面压裂直井井位优选研究

秦松1,林海飞1,唐江波2,梁忠秋3,杨守国1,刘思博1

1. 西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054;2. 南庄煤炭集团有限责任公司西上庄煤矿,山西阳泉 045000;3. 中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁抚顺 113122

出版日期:2025-05-15 发布日期:2025-05-21
通讯作者: 林海飞，E-mail： lhaifei@xust.edu.cn，Tel：13759928275
作者简介:秦松（1987— ），男，湖北省潜江市人，博士，主要从事矿井瓦斯防治方面的研究。
基金资助:
国家杰出青年科学基金项目（52425405）；国家自然科学基金面上项目（52174207）；陕西省杰出青年科学基金项目( 2020JC-48)

Study on the optimization of ground fracturing vertical well location in low permeability coal seam under the influence of reverse fault

Online:2025-05-15 Published:2025-05-21

摘要/Abstract

摘要： 为实现逆断层瓦斯富集区高效持续抽采,降低煤与瓦斯突出风险,通过综合理论分析、物理相似模拟试验、数值仿真及现场抽采瓦斯工程实践等方式开展地面压裂直井井位优选研究。借助UDEC离散元数值模拟软件,研究上下盘不同开采顺序下煤岩渗透率的演化规律,发现按照上盘—过断层—下盘开采顺序对逆断层区域渗透率的卸压幅度最大,形成了完整的采动裂隙通道,初步确定了井位应布置在逆断层下盘;构建了低渗煤层水力压裂半径反演计算模型,确定地面压裂直井水压裂缝扩展至断面的井位与断层最大间距为150 m;通过物理相似模拟试验与UDEC数值仿真试验,沿工作面走向,研究了逆断层活化状态对井壁稳定性的影响范围,得出地面压裂直井至少与逆断层保持68 m间距才可以保证井壁稳定;通过顶板力学与弹塑性力学理论推导了过断层时井壁可能出现的4种不同形态裂缝的判别公式;沿工作面倾向,开展了“O”形裂隙圈宽度计算,得出地面压裂直井井位与回风巷的水平间距应不超过31.6 m;明确了下盘地面压裂直井井位沿工作面走向与逆断层的间距为68～150 m,沿工作面倾向与回风巷水平间距在31.6 m以内。现场布置压裂直井实施瓦斯抽采，有效降低了逆断层瓦斯富集区煤与瓦斯突出危险性。

关键词: 逆断层瓦斯富集区, 地面压裂直井, 井位, 渗透率, 水力压裂半径, 井壁

中图分类号:

TD 235

秦松, 林海飞, 唐江波, 梁忠秋, 杨守国, 刘思博. 逆断影响下低渗煤层地面压裂直井井位优选研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(3): 708-719.

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逆断影响下低渗煤层地面压裂直井井位优选研究

Study on the optimization of ground fracturing vertical well location in low permeability coal seam under the influence of reverse fault

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