近煤层竖井建设群揭石门防突结构的制作方法

1.本实用新型属于煤炭开采群揭石门防突技术领域，具体涉及一种近煤层竖井建设群揭石门防突结构。


背景技术：

2.煤炭经多年开采，近地表浅埋深的优质煤炭资源匮乏，部分地区的煤炭开采已转入更深的地下进行，煤层瓦斯含量逐渐增加，部分地区面临着复杂地质条件下的近煤层群开采难题，这些地区由于煤层埋藏深，煤储层具有压力高、瓦斯含量高，层间互扰性强的特点。
3.煤矿竖井建设时面临近煤层群多个石门揭露问题，可能导致煤层群间应力集中释放及瓦斯突然涌出超限问题，在竖直井筒底部近煤层群附近布置井底车场时面临周围煤储层及邻近煤层群应力以及瓦斯威胁。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题，提供了一种近煤层竖井建设群揭石门防突结构。
5.本实用新型采用如下的技术方案实现：一种近煤层竖井建设群揭石门防突结构，包括竖井和位于竖井所在区域的预抽结构，预抽结构包括多个待抽取的目的层、用于辅助目的层钻进和压裂的直井段和造斜段、用于连通目的层并对目的层进行预抽的煤层气预抽井。
6.优选地，目的层和造斜段一一对应，直井段与每个造斜段的连接点为造斜点，造斜点沿直井段的高度方向依次设置，目的层与对应的造斜段的连接点为着陆点，目的层沿钻进方向的终点为靶点；钻进后的目的层通过压裂管柱进行水平分段压裂，压裂后的目的层通过封堵器对该目的层进行封堵。
7.优选地，煤层气预抽井的底端位于最下方的目的层的底板下方，煤层气预抽井和目的层之间通过射孔连通。
8.优选地，竖井位于目的层的着陆点和靶点之间，竖井位于最上方的目的层上方的位置设置有井筒探测平台，从井筒探测平台向下设置用于对目的层取芯测试瓦斯含量参数的煤田地质钻孔，煤田地质钻孔的底端钻进至最下方的目的层中。
9.优选地，封堵器位于造斜点下方10m处的造斜段中，煤层气预抽井的底端位于下方的目的层的底板下方30m处。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
11.1. 本结构通过对竖井周围煤层进行整个区域的压裂预抽，能够有效地解决竖井建设时由于多个邻近高瓦斯高压力煤层揭开石门可能导致的层间应力叠加及瓦斯大量涌出造成的开挖面应力集中或瓦斯超限，甚至诱发煤与瓦斯突出事故发生的问题。
12.2. 本结构在后期竖井开拓过程中通过煤田地质钻孔检测治理效果，为竖井开拓
提供数据参考，能够提高竖井建设安全性。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1是本实施例的整体结构示意图。
15.图中：1-竖井；2.1-目的层；2.2-直井段；2.3-造斜段；2.4-煤层气预抽井；3-井筒探测平台；4-煤田地质钻孔。
具体实施方式
16.结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性地劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
17.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内，需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
18.本实用新型提供了一种实施例：
19.如图1所示，一种近煤层竖井建设群揭石门防突结构，包括竖井1和位于竖井1所在区域的预抽结构，预抽结构包括多个待抽取的目的层2.1、用于辅助目的层2.1钻进和压裂的直井段2.2和造斜段2.3、用于连通目的层2.1并对目的层2.1进行预抽的煤层气预抽井2.4，本结构主要针对于高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井。
20.目的层2.1和造斜段2.3一一对应，直井段2.2的上端位于地面，直井段2.2与每个造斜段2.3的连接点为造斜点，造斜点沿直井段2.2的高度方向依次设置，目的层2.1与对应的造斜段2.3的连接点为着陆点，目的层2.1沿钻进方向的终点为靶点；钻进后的目的层2.1通过压裂管柱进行水平分段压裂，压裂后的目的层2.1通过封堵器对该目的层2.1进行封堵，封堵器的位置位于每个造斜点下方的10m处的造斜段中。
21.煤层气预抽井2.4的底端位于最下方的目的层2.1的底板下方30m，然后下入射孔枪对所有的目的层2.1分别射孔，煤层气预抽井2.4和目的层2.1之间通过射孔连通，进行排水降压排采煤层气，同时实现纵向上对多目的层的整体预抽，快速降低竖井1处煤层群中的瓦斯，减小石门揭煤的风险。
22.竖井1和煤层气预抽井2.4均位于目的层2.1的着陆点和靶点之间，竖井1位于最上方的目的层2.1上方的位置设置有井筒探测平台3，从井筒探测平台3向下设置用于对目的
层取芯测试瓦斯含量参数的煤田地质钻孔4，煤田地质钻孔4的底端钻进至最下方的目的层2.1中。
23.具体施工工艺：（以四个目的层为例，从上到下依次为第一目的层、第二目的层、第三目的层和第四目的层）
24.1. 根据煤矿竖井1井筒位置及目的层2.1的深度，直井段2.2钻井过程中井口采取防喷措施，钻井采用大直径三开井眼井身结构设计，在接近造斜点处全井眼作替浆处理，更换为可降解钻井液，然后根据当地煤储层位置设计造斜点造斜，钻至第一目的层位后着陆，钻至第一目的层靶点处停钻下入套管，进行第一目的层和三开井眼全井固井，固井泥浆凝固后下入压裂管柱进行第一目的层水力加砂压裂，第一目的层压裂完成后对其进行封堵器封堵。
25.2. 利用导向器使钻头垂直向下钻进至第二个造斜点处开始按设计造斜，钻进至第二目的层着陆，然后钻至第二目的层的靶点处停钻下入套管，并对开窗处至第二目的层整段进行固井，固井泥浆凝固后下入压裂管柱进行第二目的层水力加砂压裂，第二目的层压裂完成后对第二目的层进行封堵器封堵；第三、四目的煤层采用同样的方法。
26.3. 所有压裂完成后，从地面下入取封堵器的工具串，依次将每个目的层2.1预留的封堵器解封，并提出井筒；整个储层压裂完成后在煤矿竖井1井筒处施工一煤层气预抽井2.4，分别在各个目的层进行射孔，然后进行多目的层整体排水降压抽采煤层气。
27.4. 后期煤矿竖井1修建过程中，先向下开挖至井筒探测平台3（距离揭露第一目的层底板50—60m），向下采用煤田地质钻孔4钻进对各煤层测试压力及取芯测试煤层气含量，确保各层间石门揭开过程中的安全，彻底消除揭石门瓦斯突出危险。
28.5. 继续向下进行竖井1井筒的施工，直至竖井建设完毕。
29.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。