针对深部强突煤层石门揭煤危险性高，打钻过程易喷孔、效率低的难题，基于数值模拟和现场试验研究了强突煤层地面丛式井全覆盖造穴辅助石门揭煤降突机理及关键技术参数优化方法。首先开发了地面丛式井多级造穴技术及配套系统；其次揭示了丛式井造穴卸压煤体物理场演化规律，提出了造穴关键技术参数优化方法；最后成功开展了石门揭煤控制区地面丛式井全覆盖造穴辅助消突工程试验，验证了技术的有效性。结果表明：① 提出了多场协同调控防突方法，揭示了地面丛式井区域全覆盖造穴强化卸压增透，辅助石门揭煤消突机理，开发了“机械扩孔-水力喷射-排水释压”多级造穴技术，并配套研发了“造穴-排渣-水渣分离”一体化系统；② 煤体塑性区体积与等效直径平方呈线性关系，本文条件下的比值为81.90；洞穴附近低渗透区瓦斯压力随着洞穴直径的增大先降低后升高，对应的最优洞穴直径为2.0 m；揭煤巷道沿着垂直于最大主应力方向布置时，造穴后巷道两侧煤体更容易消突；③ 成功开展了石门揭煤控制区地面丛式井全覆盖造穴辅助消突工程试验，技术实施后，煤层透气性系数提高约10倍，残余瓦斯压力和残余瓦斯含量显著降低，试验地点井下揭煤措施孔数量减少了24%、钻孔工程量降低了21%。本文的开发的技术可进一步拓展形成“地面井煤气共采”方法，有望实现难采-难抽煤层煤与瓦斯的协同高效共采。

1 地面丛式井造穴辅助石门揭煤技术原理及工艺
1.1 地面丛式井造穴卸压增流辅助石门揭煤技术原理
1.2 地面丛式井多级造穴关键系统及工艺
2弹-塑性变形煤体内多场耦合瓦斯运移模型
2.1 卸压煤体应力场控制方程
2.2 卸压煤层瓦斯扩散控制方程
2.3 卸压煤层瓦斯渗流控制方程
2.4 物理场耦合关系
2.5 几何模型及求解条件
3 丛式井造穴卸压煤层物理场演化
3.1 煤层应力及塑性区分布特征
3.2 煤层渗透率分布规律
3.3 煤层瓦斯流场的演化规律
4 工程试验
4.1 试验地点简介
4.2 地面丛式造穴钻井布置
4.3 地面丛式井造穴工艺流程
4.4 试验效果分析
4.4.1 分支井造穴出煤量
4.4.2 煤层残余瓦斯压力和含量
5 应用前景展望
6 结论

刘厅,翟成,童校长,等.强突煤层地面丛式井造穴卸压辅助石门揭煤技术研究[J/OL].煤炭科学技术,1-25[2024-07-25].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20240724.1610.002.html.