李称心

（1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400039 ）

我国煤层气资源丰富，以沁水盆地的岳城煤矿为例，该矿主采3 号煤层，由于长期开采，形成的采空区蕴藏了丰富的煤层气，具有较好的资源开发价值。由于产能续接，现开采9 号煤层、15 号煤层，因瓦斯含量较高，须进行瓦斯预抽。无论是开发采空区煤层气还是15 号煤层瓦斯预抽，都涉及采空区地层的钻井。在煤矿采空区钻进中经常发生钻井液恶性漏失、卡钻、下套管遇阻、固井漏失等一系列施工难题，很大程度上制约了煤矿采空区煤层气资源的开发进度[1-6]。

1 研究背景

1.1 采空区地质特点

岳城煤矿位于沁水煤田南部，地层发育正常，地层自上而下依次钻揭：第四系、第三系、三叠系刘家沟组、二叠系石千峰组、二叠系石盒子组、二叠系山西组、石炭系太原组、石炭系本溪组、奥陶系峰峰组。

3 号煤层位于山西组下部，沉积稳定，结构简单，顶板主要为砂质泥岩或粉砂岩；底板主要是砂质泥岩、泥岩和粉砂岩，厚度5.7～7.48 m，平均6.31 m。9 号煤层位于太原组中部，沉积稳定，结构简单，直接顶板为粉砂岩，局部为泥岩，厚度0.48～2.44 m，平均1.34 m。15 号煤层位于太原组下部，结构复杂，直接顶板为石灰岩，局部为泥岩，底板为泥岩，厚度1.48～5.45 m，平均2.67 m。根据取心测试显示，岳城矿3 号煤层含气量为4.24～28.96 m3/t，平均为19.51 m3/t；9 号煤层含气量为2.87～31.94 m3/t，平均为17.84 m3/t；15 号煤层含气量为15.12～31.46 m3/t，平均为24.10 m3/t。

岳城煤矿采用“垮落式长壁开采工艺”和“一次采全高”为主要采煤工艺开采3 号煤层后，形成垮落带、裂隙带和弯曲下沉带，根据采空区“三带”经验公式，大致计算出垮落带及导气带高度，为钻井井身结构优化提供支撑。……