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作者:董俊亮;王林;张燊;翟瑞昊;王泽伟;宋宇航;
单位:神华新街能源有限责任公司;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院;厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心;
摘要:我国鄂尔多斯盆地存在煤与天然气资源重叠区域开采相互扰动问题。以新街一井为例,研究煤层重复采动下天然气井套管应力演化特征及位移变形规律,分析了不同煤柱宽度下套管损伤破坏区域与应力峰值变化情况。在套管、水泥环、围岩之间设置接触面以模拟实际生产中三者的接触关系,利用FLAC~(3D)数值软件模拟不同保护煤柱宽度时套管的应力峰值与弯曲程度,为套管的正常生产提供新的思路。研究结果表明:煤层回采过程中套管经历向左侧采空区偏移再向中心回正的过程,在煤层及顶底板处弯曲变形剧烈,应预先加固并重点监测该区域套管损伤与破坏情况。开采2-2上煤层时覆岩移动剧烈导致套管峰值应力增长速率较大,在煤层及顶底板等软弱岩层层位应力集中,上煤层开采对2-2煤层产生卸压效果使得下煤层开采时应力上升缓慢,应力仍集中于煤层处。基于套管应力分布及位移情况,分析保护煤柱留设宽度,主要以套管应力集中情况作为判断依据:当保护煤柱宽度为300 m时套管应力峰值为287 MPa;当保护煤柱宽度为200 m时应力峰值为312 MPa,超出套管屈服应力导致套管破坏进而影响安全生产,留设300 m左右宽度保护煤柱能够保障套管的稳定性,提高煤炭的采出率。
关键词:重复采动;;协调开采;;煤与天然气;;煤柱宽度;;覆岩运移
基金资助:中央高校基本业务项目(2023YQTD02)