针对煤-天然气同采区煤层高强度开采引起的覆岩移动变形导致气井失稳问题,基于小保当二号煤矿地质、开采技术条件及现场实测数据,通过数值模拟研究了超长超宽工作面高强度开采条件下,气井套管-水泥环组合体的剪切受力及水平变形特征,分析得到了沿套管轴向易发生变形的位置及岩层分布特征对气井稳定性的影响。结果表明,关键层以上至地表范围内覆岩以拉伸变形为主,关键层及下伏相邻岩层以剪切变形为主。倾向上132204-132206工作面多重采动影响下气井套管最大剪应力为208.5MPa,为许用剪切强度255MPa的81.76%,最大水平位移为87.3mm。沿132205工作面走向留设180m宽气井保护煤柱,工作面自二次切眼推进250m后,套管达到最大剪应力169.5MPa,为许用剪切强度的66.5%,最大水平位移为83.1mm,留设180m宽保护煤柱能够保障气井的完整性。研究结果对于合理确定小保当二号煤矿井田内其他气井保护煤柱尺寸、预防井筒失效、实现煤-天然气资源协同开发具有重要价值和意义。

国家自然科学基金资助项目(52174139)