煤炭学报

作者：刘亮亮, 李国庆, 李国富, 丁德民, 王越, 吉泽宇, 张怡冬,

关键词：煤层气, 采空区, 地应力, 水力压裂, 寺河井田,

采用过采空区的煤层气井抽采下伏煤层甲烷可以降低矿井瓦斯灾害风险、实现煤与煤层气共采，具有良好的应用前景。采空区下伏煤层应力分布是过采空区煤层气井开发效果的关键影响因素之一，而目前相关的研究鲜有报道。以山西晋城矿区寺河井田东区为例，基于地应力测试与压裂施工数据，分析了3号煤采空区下伏煤层应力、压裂工艺参数特征及采动井的产气效果。结果表明，研究区未采动的3号煤层应力为走滑断层应力机制，即最大水平主应力SHmax＞垂直应力Sv＞最小水平主应力Shmin，其向斜轴部存在应力集中，最小主应力及压裂施工压力高，破裂压力与施工压力之差较小；而3号煤的开采导致采空区下伏的9号、15号煤层的上覆荷载降低，3号煤层采空区下伏的9号、15号煤层水平应力与垂向应力之比高于未采动煤层；未采动井的破裂压力与施工压力之差为-4.9～11.7 MPa，平均值为2.14 MPa；采动井的破裂压力与施工压力之差为0.5～18.0 MPa，平均值为7.1 MPa；采动煤层的破裂压力与施工压力之差明显大于未采动煤层，采动煤层的破裂压力梯度高于未采动煤层，而采动煤层的施工压力梯度低于未采动煤层；位于采空区下方背斜轴部的煤层施工压力与破裂压力之差较大，渗透性相对较好；处于保护层煤柱下方的煤层段存在应力集中效应，破裂压力与施工压力之差较小，渗透性较差，但经过地面井压裂增透后，可以取得较好的产气效果，日产气量可达4 224 m3。

来源：2022年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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