[00119532]宁东煤矿区废弃油井灾害防控关键技术研究与应用

本项目由宁夏煤业公司、西安科技大学、重庆研究院、西安研究院四家单位组成产学研联合攻关团队,该项目综合釆用理论分析、现场探测、物理模拟、数值计算模拟、工程实践等方法,对煤油资源重叠区废弃油井致灾机理及防治技术开展了系统的研究：获取了如下主要创新成果： 1、创建了废弃油井安全风险等级分类方法并揭示了灾害源的时空演化规律。 首次划分了废弃油井致灾类型及安全风险等级分类;揭示了基于石油、气体、水在煤层中渗透行为下的灾害源压力、浓度、范围等关键参数的时空演化规律;首次提出了废弃油井灾害“逸散圈”。 2、构建废弃油井安全高效封堵技术体系。 研究建立了考虑油气在封堵油井中的渗透高度以及煤层开采对底板破坏深度的地面油井合理封堵深度经验公式,提出了“透孔-洗井-测斜-制底-封堵”地面封堵技术;创造性地提出了废弃油井（封闭不良钻孔）井下套筒式堵水技术以及高压突水钻孔引流式封堵技术。 3、首次构建了煤矿废弃油井油层气灾害防治技术体系。 创新性地提出切断危险源通道、治理既成灾害的总体思路,形成了地面先行治理、井下综合防控技术;提出了“探、揭、切、截、堵”井下油井处理技术;首次提出了以“分类治理”为核心的“探、堵、注、喷、增、降、监、护、撤”防控技术体系。 本项目研究成果与国内外同类技术对比具有明显的先进性,具体如下： 1.采煤区的废弃油井分类方法;国内外在处理废弃油井时常采用一井一工艺的方法,工程量大,效率低 ;本项目提出了废弃油井分类方法,节约大量工程,效率高。 2.煤油重叠区偏斜柱状危险源探查方法;国内外应用于地质构造、顶板裂缝带等危险源探查,未对煤油重叠区油井位置探查进行相关研究 ;本项目根据石油井的井口坐标,在煤壁前采用钻孔探查出油井位置,对油井进行超前处理,探查精准。 3.废弃油井治理方法;国内外在处理废弃油井时采用地面封堵的方法,但对封堵工艺未进行系统研究;本项目针对不同类型废弃油井进行地面封堵及井下分级治理,形成一套完整的封堵工艺系统。 4.废弃石油井封堵深度的确定方法;国内外采用封堵方法对资源重叠区废弃油井进行处理,但未对其封堵深度进一步研究;本项目研究了废弃石油井封堵深度的确定方法,为废弃油井封堵提供理论依据。 5.软泥层中废弃油井井口处理技术;国内外采取注浆封堵及填埋等简易措施;本项目采取套管对接、水泥浇筑、填埋、压实等措施,密封效果好,安全性高。 6.矿井巷道内封闭不良钻孔的堵水方法：国内外采用挡水墙堵水法,工期长,成本高;本项目研发了套筒式堵水技术,工程量小、工程成本低、堵水效率高。 7.高压突水钻孔的封孔装置及封孔方法;国内外对于高压突水钻孔采用超前探查,直接封堵,强行注浆的方法,封堵困难,封堵效果差;本项目采用引流孔对失控的高压突水钻孔进行引流泄压,将失控的高压突水钻孔转化为可控钻孔,改善了封堵效果,封堵方法简单。 8.煤矿井下采煤工作面硫化氢防治及降尘的装置和方法：国内外采煤工作面硫化氢防治采用抽放或注液钻孔、采煤机或液压支架上安装喷洒装置等常规方法;本项目将硫化氢浓度监测系统与硫化氢浓度感应器相连接,实现实时调节吸收液浓度、喷射压力及雾化量,高效、精准防治及降尘。 9.硫化氢吸收液混溶系统;国内外采用配制好的吸收液治理硫化氢有害气体;本项目发明的硫化氢吸收液混溶系统实现了现场配比合适的硫化氢吸收液,方便、快捷。 10.废弃油井硫化氢灾害危险性综合判识方法;国内外对井下硫化氢危险源以监测、监控手段为主,未对废弃油井硫化氢灾害提出判识方法;本项目针对废弃油井提出硫化氢灾害危险性综合判识方法,实现了采煤区废弃油井硫化氢灾害危险性超前判识,提高了灾害治理的针对性。 11.废弃油井影响区域硫化氢分级治理方法;国内外主要针对矿井含硫化氢煤层或岩层等采取分级治理方法;本项目针对废弃油井影响区域硫化氢采区分级治理的方法,实现各级措施的逐级控制,最终将硫化氢涌出浓度降低至6.6ppm以下。 项目申报发明专利12项,其中已授权发明专利3项,受理发明专利9项、实用新型1项,授权软件著作权1项,发表科技论文24篇。培养博士研究生2名,硕士研究生6名。 项目研究成果在宁东煤田双马一矿、麦垛山煤矿等进行了实践推广应用,目前矿井已安全通过6口废弃油井,成功解决了废弃油井对双马一矿安全高效开采的影响问题,项目实施后取得直接经济效益4.9亿。 本项目为本领域首次开展的系统性研究,得到了煤矿废弃油井致灾机理及防控技术,现场实践取得良好安全、技术和经济效果。本项目成果可直接推广应用于宁东煤田类似问题矿井,全国存在类似问题矿区不少,本项目成果也可推广应用于这些矿区煤矿,推广应用前景广阔。