4.3.1  现行《煤矿安全规程》第35条规定，“有突出危险煤层的新建矿井必须先抽后建。矿井建设开工前，应当对首采区突出煤层进行地面钻井预抽瓦斯，且预抽率应当达到30％以上”。

    新建矿井和生产矿井地面钻井大面积预抽煤层瓦斯，实际上为煤层气开发。目前开采煤层气的钻井技术主要井型有常规直井、丛式井和多分支水平井，衍生的新技术主要有定向羽状分支水平井技术。直井的井口和井底在同一条铅垂线上，直井是开发煤层气最常用的方式，同水平井、丛式井相比，直井与储层接触的面积最小，要想获得理想的产量，对储层有一定要求，含气量、储层厚度、储层压力以及渗透率中有1项较高才行。丛式井又称密集井、成组井，在一个位置和限定的井场上向不同方位钻数口至数十口定向井，其中可含1口直井，使每口井沿各自的设计井身轴线分别钻达目的层位，通常用于山区、城市、良田、沼泽等地区，可节省大量投资，占地少，并便于集中管理，可以开发渗透率较低或薄煤层。多分支水平井的优点为：增加有效供给范围、提高有效导流能力、减少对煤层的损害、单井产量高，经济效益显著，减少占地面积。根据调研，生产矿井在近五年开采区内布置的预抽钻井，一般采用直井，其主要目的是采前对全煤层群进行超前预抽，降低煤层瓦斯含量、消突；开采时依据采动抽采井布置原则，选择条件较好的抽采井作为二次开发井，加以技术改造成为采动区抽采井。采动区瓦斯抽采是基于煤层开采引起的地层剧烈活动，在采动区上覆岩层中产生大量的离层、裂隙大幅增加煤岩层的透气性，使得卸压煤层释放的瓦斯能够在其中汇集、流动。因此为了能满足预抽井能适应采动区抽采的条件，选择直立井型。对于五年以后的开采区布置的预抽井，在煤层开采时，井壁基本锈蚀破坏，不能再改造为采动区抽采井，因此，可以根据预抽需要，选择合适的井型。

    有突出危险煤层的新建矿井地面钻井预抽瓦斯、生产煤矿地面钻井大面积预抽，属于煤层气开发，我国经多年煤层气开发技术发展，已形成一套完整的开发技术体系，有比较完备的技术标准，因此，地面钻井预抽煤层瓦斯设计施工和排采等可遵循煤层气开发相关标准。

4.3.2  采动区地面钻井进行瓦斯抽采可在任意时间施工地面抽采井，既利用了采动区煤层瓦斯卸压的高效抽采条件，又没有与井下采掘作业的相互影响和依赖，是一种抽采效率高、易于大规模推广实施的新技术方法，对改变我国煤矿瓦斯治理的技术现状具有重要意义。淮南矿业集团公司进行抽采试验的地面钻井共有9口，抽采采动区卸压瓦斯单孔纯量平均在100万m3以上，单孔最大纯量达到363万m3，抽采10个月至12个月可以达到井下底抽巷密集穿层孔抽采卸压瓦斯的效果。经过近十年的理论研究及现场试验，淮南矿业集团已经初步形成了一套适用于“煤层群厚表土层”地质条件的采动区煤层气地面井设计、施工及抽采成套技术，并在各大矿区积极推广，大幅提高了矿区的瓦斯抽采效率和井下生产的安全性，实现了井下安全生产及经济成本控制的双赢。晋城矿区普遍具有工作面瓦斯治理难度高、治理压力大的困惑，经过“十一五”及“十二五”期间的国家科技重大专项采动区地面井技术研究及现场试验，切实解决了采煤工作面、回风巷及邻近层瓦斯量过大、瓦斯浓度过高的问题，大幅改善了煤矿井下安全生产问题。在晋城矿区已施工了9口井，其中有8口井都取得非常好的抽采效果，通过对每口地面井分别进行专业的设计，从地面井覆岩的岩性（分别在寺河矿、成庄矿及岳城矿进行了取心试验）进行了系统分析，获得了地面井的变形规律及其主控因素的时空效应，并得到了采动区地面井变形破坏模型，提出了晋城矿区地面井变形破坏规律及布井原则，优化了采动影响区地面井设计，给出合适的井型结构，形成了一套适合于晋煤矿区采动影响区地面井的开发模式。

    地面钻井抽采采动区卸压瓦斯技术要求高、施工难度大，地面井投资较大。煤层开采引起的地层活动剧烈，在采动区上覆岩层中产生大量的离层、裂隙，大幅增加煤岩层的透气性，使得卸压煤层释放的瓦斯能够在其中汇集、流动，在煤系地层中产生“卸压增透增流”效应；同时对地面井的破坏也比较大，有可能使地面井报废，井孔稳定性问题是影响地面井抽采效果的决定性因素。虽然在淮南、晋城取得了成功的经验，但还需要进一步研究。因此，本条结合目前技术水平实际，提出了两个推荐使用的定性条件：①当开采煤层上部赋存有多个可采或不可采煤层时，上邻近层有大量卸压瓦斯涌向工作面采场或采空区，采用井下高位钻孔、穿层钻孔及高抽巷都不能满足瓦斯抽采要求，造成工作面上隅角、回风巷瓦斯浓度超限，风排瓦斯量大，工作面抽采率不能达标时，常采用地面钻井抽采采动区卸压瓦斯；②煤层开采后，对于老采空区和卸压稳定区汇集瓦斯资源丰富，经论证有抽采经济价值或有抽采井可利用时，可对老采空区和卸压稳定区进行地面钻井抽采，提高矿井瓦斯抽采率和瓦斯资源回收利用率。

4.3.4  地面抽采井井身结构设计的原则是：①应满足钻井、完井和生产的需要；②满足处理漏、涌、塌、卡等复杂情况作业需要（一般应留有余地）；③能确保钻井施工的安全、优质、快速、低成本。因此，地面井抽采卸压瓦斯井身结构在保证安全的前提下，应尽可能地简化井身结构，降低钻井成本。

4.3.5  抽采井井身结构是指由直径不同，且均注水泥封固环形空间而形成的轴心线重合的一组套管与水泥环的组合。主要由表层套管、技术套管、生产套管和各层套管外的水泥环等组成。表层套管是井套管程序里最外层的套管，其作用有：①隔离上部含水层，不使地面水和表层地下水渗入井筒；②保护井口，加固表土层井段的井壁；③对于继续钻下会遇到高压油气层的，在表层套管上安装防喷器预防井喷。技术套管又称中间套管，是套管程序罩中间一层或两层的套管。主要用来分隔井下复杂地层。生产套管是抽采井套管程序里的最后一层套管，穿过主要产气井段，是瓦斯的主要通道。采动区抽采的井身结构与地面预抽的井身结构不同，目前采动区抽采钻井的井身结构主要有晋城模式和淮南模式：

    晋城矿区采动区瓦斯地面井身结构主要采用三开井身结构，一开位于基岩下30m，二开布置在裂隙带，三开钻至开采煤层底板内30m。二开采用局部固井措施，具体位置根据采动影响下不同高位破坏位置的分布高度计算确定；三开为钻井主要产气井段，全程使用筛管。

    淮南矿区采动区瓦斯地面井身结构主要采用三开井身结构，一开钻至基岩下30m，二开钻至保护煤层上方5m～10m，三开钻至开采煤层底板内1m～2m。二开为钻井主要产气井段，在被保护煤层上方20m～30m采用局部固井措施，使用筛管贯穿整个被保护煤层群。

    本条主要对表层套管和生产管进行了规定，在执行中可以参考上述两种模式进行设计。

4.3.7  本条只对地面钻井负压抽采的管路和设备选型进行了规定，对于地面钻井预抽采用排采工艺的抽气机和管网选型应符合煤层气开发相关标准。