针对赵庄煤矿地面煤层气垂直压裂井抽采效果不理想、瓦斯治理难度大的问题,以赵庄煤矿3号主采煤层作为研究对象,开展了现场采样测试、抽采模式分析、数值模拟、现场试验,提出采用自由水平段耦合分段压裂井的煤层气抽采新模式。研究结果表明:3号煤层由上部稳定的硬煤和下部相对稳定的软煤组成,且分层明显,在上部硬煤层中布置的水平井能够有效提高钻遇率,所形成的自由水平段能够有效避免固井作业对煤层产生的污染和伤害,同时采用水力喷砂进行射孔、油套环空加砂压裂建立裂缝网络,形成地层产气通道。MFrac Suite压裂软件数值模拟结果揭示了采用大排量、中砂比的水力喷砂射孔压裂工艺能够在垂向上撕裂煤层,所形成的裂缝能够从上部硬煤中穿越进入下部软煤,形成多组复杂不规则的垂向裂缝,同时在水平方向上能够形成一定长度的裂缝,能够实现良好的压裂改造效果。现场工程试验结果验证了该模式具有良好的产气效果,最高日产气量超过5100m³,截至2020年1月31日,已累计产气超300万m³,抽采效果显著。