煤矿区卸压煤层气地面井井孔稳定机理研究

井孔失稳是目前制约我国卸压煤层气地面井开发技术发展的关键问题。以淮南矿区工程实践为地质和工程模型基础，利用室内相似材料模拟实验和非连续介质分析程序UDEC和3DEC模拟采场应力变化下的围岩变形与井孔破断，通过观测和分析不同地质条件及采掘工程条件下采场影响范围内保护层采动造成的上覆岩层在平面上及垂向上的位移及应力变化特征，阐明卸压煤层气地面井井孔稳定的控制机理，揭示采场采掘条件、地质条件及岩层位移、应力变化和卸压煤层气地面井井孔稳定的内在联系，建立采场影响范围内卸压煤层气地面井井孔稳定性的预测方法，明确采场影响范围内利于井孔稳定的量化区域；同时，结合钻孔管柱结构、强度和受力分析，建立采动过程中采场应力与卸压煤层气地面井管柱破坏之间的力学联系，为卸压煤层气地面井管柱结构和材料选择提供理论依据；完善和发展卸压煤层气地面井井孔稳定性理论。

井孔失稳是制约卸压煤层气地面井高效稳定抽采的关键问题。查明井孔失稳的影响因素，阐明井孔稳定的控制机理，探索保障地面井抽采时间段内的井孔稳定性的方法是卸压煤层气地面井抽采技术推广发展的关键。以淮南矿区和潞安矿区工程实践为地质和工程模型基础，利用室内相似材料模拟实验和有限差分程序FLAC3D中Morh-Coulomb模型数值模拟采场应力变化下的围岩变形，观测和分析了地层条件和采掘工程条件控制的岩层位移变化 特征。阐明了不同条件下岩层位移对卸压煤层气地面井井孔失稳的影响。采高采宽及松散层厚度的增大均有利于各向位移的增大，岩层厚度及岩性差异配以采场应力的时间影响早晚是不同高度岩层水平位移差异的重要影响因素，相较于水平面上x位移同向移动造成的剪切破坏，y位移的变向移动及位移差对地面钻井更具剪切挤毁作用。靠近采区边界的区域相对较小是垂向和水平位移都具有的规律,位于距回风巷、开切眼、收作线20m内更利于井孔稳定；同时，结合钻孔管柱结构、强度和卸压煤层气地面井的失稳机理，设计了适应复杂采动及地层条件下的卸压煤层气地面井井身结构，研究成果利于卸压煤层气地面井抽采技术的进一步推广应用。