-煤矿瓦斯抽采技术2012.7

煤矿瓦斯抽采技术

中国煤炭科工集团重庆研究院

主要内容一、煤矿瓦斯抽采概论二、煤矿瓦斯抽采方法分类与抽采设计三、煤矿瓦斯抽采方法四、瓦斯抽采系统及附属装置五、提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径六、煤矿瓦斯抽采达标暂行规定煤矿瓦斯抽采概论煤矿瓦斯抽采概论

煤矿瓦斯抽采的意义在原始煤体中或在煤层瓦斯释放进入采掘空间之前用专门的管道系统将瓦斯引出至地面（或总回风道）的技术是继风排瓦斯后煤矿治理瓦斯的一次重大技术革新是煤矿防治瓦斯的治本之策,是治理瓦斯最根本、最有效的措施“先抽后采、监测监控、以风定产。”“通风可靠、抽采达表、监控有效、管理到位”煤矿瓦斯抽采概论

煤矿抽采瓦斯的历史我国煤矿瓦斯抽放的历史可追溯到1637年，明代宋应星所著《天工开物》一书记载了利用竹管引排煤中瓦斯的技术。中国古代煤窑瓦斯引排方法1637年:明代宋应星所著《天工开物》记载“利用竹管引排煤中瓦斯”的方法。煤矿瓦斯抽采概论

国外

1730年英国的维特哈文煤矿沙尔特姆竖井开掘至76.8m深时，遇到煤层有瓦斯涌出，当时人们就用专门的管路将瓦斯引到地面，供当地一位学者的实验室使用。1907年，俄国在尤索夫克的中央矿井内，依靠煤层的自然瓦斯压力引排瓦斯长达10年的时间，每天的涌出量约为4000m3。1923年日本在夕张煤矿接管引排密闭坑道中的瓦斯至地面，1934年新愰内煤矿开始第一次抽放采空区密闭内瓦斯，抽出瓦斯浓度60～70％，抽放量15～25m3/min，供发电厂锅炉用。德国鲁尔煤田曼斯菲尔德煤矿在井下用贯穿各煤层的钻孔抽放煤层瓦斯，抽放瓦斯量达每日16000m3，从1934年至1944年共抽出瓦斯5.6Mm3。煤矿瓦斯抽采概论

煤矿瓦斯抽采技术定义根据煤层的地质赋存和瓦斯赋存情况，结合矿井的开采技术条件，利用合理的巷道、钻孔（钻井）、管路系统及抽取装备，使矿井井田范围内储藏的煤层气（煤矿瓦斯），在煤层开采的整个过程（包括采前、采中、采后），以尽可能高的浓度、最大限度采出的综合工程技术体系。煤矿瓦斯抽采概论1938年，我国首次在抚顺龙凤矿利用瓦斯抽放泵进行采空区抽放。20世纪50年代，新中国建国初期，就先后在抚顺、阳泉、天府、北票矿务局开展瓦斯抽放，到50年代末全国瓦斯抽采量约为1亿m3。煤矿瓦斯抽采概论

我国煤矿瓦斯抽采经历了五个发展阶段：（1）高透气性煤层瓦斯抽采阶段

50年代初期，首次在抚顺矿区高透气性特厚煤层中采用井下钻孔预抽煤层瓦斯，获得了成功。解决了抚顺矿区向深部发展的安全关键问题。煤矿瓦斯抽采概论

（2）邻近层卸压瓦斯抽采

50年代中期，采用穿层钻孔、顶板收集瓦斯巷(高抽巷)抽采上邻近层瓦斯的试验在阳泉矿区首先获得成功。解决了煤层群开采中首采工作面瓦斯涌出量大的问题。煤矿瓦斯抽采概论

（3）低透气性煤层瓦斯强化抽采阶段

60年代，试验了地面、井下水力压裂，水力割缝，松动爆破，大直径（扩孔）钻孔，网格式密集布孔，预裂控制爆破，交叉布孔等多种强化措施。对降低突出危险性煤层瓦斯压力和煤层消突起到积极作用。煤矿瓦斯抽采概论

（4）综合抽采瓦斯阶段

80年代开始、为适应综采和综放采煤技术的推广应用，试验研究了开采煤层瓦斯采前预抽、卸压邻近层瓦斯边采边抽及采空区瓦斯采后抽等多种方法在一个采区内综合抽采瓦斯措施。解决了高产、高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的难题。煤矿瓦斯抽采概论

（5）立体抽采瓦斯阶段

近年来，试验研究了地面钻孔井与井下钻孔联合抽采矿井瓦斯。地面钻孔对开采层进行压裂、抽采瓦斯以及对采动影响卸压瓦斯和采空区瓦斯进行抽采。在开采过程中，井下钻孔对煤层瓦斯进行抽采，实现立体抽采方式。解决了开采煤层预抽时间短，抽采率低的问题。1、贵州省122个2、山西省122个3、河南省44个4、辽宁省21个5、重庆市21个6、四川省20个7、安徽省19个8、黑龙江省15个9、河北省12个10、江西省8个11、宁夏6个2007年全国抽采瓦斯矿井数量（410个）省市抽采量（Mm3）河北64.94甘肃34.10山西1973.85内蒙24.8辽宁255.36吉林14.78黑龙江136.32江西35安徽210.50山东2.08河南276.99重庆330.22四川111.75贵州556.11陕西43.54青海0.41宁夏109.20新疆11.。692007年全国煤矿抽采瓦斯量（47.35亿m3

）阳泉、晋城、淮南、淮北、松藻、盘江、水城、抚顺等10余个矿区年抽采量超1亿m3

煤矿瓦斯抽采概论

2009年全国抽采瓦斯量：74亿m3

利用量：25.3亿m3

其中：井下抽采64亿m3

地面抽采10亿m32010年全国抽采瓦斯量：88亿m3

利用量：36亿m3

其中：井下抽采73.5亿m3

地面抽采14.5亿m3煤矿瓦斯抽采概论2011年全国抽采瓦斯量：115亿m3

利用量：53亿m3

其中：井下抽采92亿m3

利用35亿m3

地面抽采23亿m3利用18亿m3煤矿瓦斯抽采概论

“十二五”瓦斯抽采利用建设目标

2015年，煤矿瓦斯事故起数和死亡人数比2010年下降40%以上；煤层气（煤矿瓦斯）产量达到300亿立方米其中:煤矿瓦斯抽采140亿立方米，利用率60%以上,

建设36个年抽采1亿m3以上的煤矿区;地面开发160亿立方米，基本全部利用;瓦斯发电装机容量超过285万千瓦，民用超过320万户;“十二五”期间，新增煤层气探明地质储量1万亿立方米，建成沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两大煤层气产业化基地。煤矿瓦斯抽采概论

《大力推进煤矿瓦斯抽采利用》煤矿瓦斯抽采利用意义重大

煤矿瓦斯又称煤层气，是赋存在煤层中的烃类气体，和天然气一样，主要成分是甲烷。瓦斯对煤矿安全生产是重大威胁，但加以利用又是优质清洁能源。搞好煤矿瓦斯抽采利用，就可以化害为利、变废为宝，意义十分重大。煤矿瓦斯抽采概论

第一，搞好煤矿瓦斯抽采利用是煤矿安全生产的治本之策。

我国煤层赋存条件复杂，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井约占1/3，防治煤矿瓦斯事故始终是安全生产的重中之重。新中国成立以来，全国共发生23起一次死亡百人以上的煤矿事故，其中21起是瓦斯事故。近四年来，煤矿重特大事故死亡人数近70%都是瓦斯事故造成的。搞好煤矿瓦斯抽采利用，可以实现煤炭在低瓦斯状态下开采，有效杜绝瓦斯事故发生，是保障煤矿安全生产的根本措施和关键环节。煤矿瓦斯抽采概论

我国煤矿瓦斯灾害非常严重国有重点煤矿高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井多(近300个)，比例大(约50%)矿井瓦斯涌出量大阳泉一矿中厚煤层综采面50m3/min以上阳泉五矿综放面100m3/min以上松藻打通一矿薄煤层综采面35m3/min以上晋城寺河矿采面200m3/min以上,矿井400m3/min以上我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一，近几年突出次数300多次/年随着矿井开采深度的加深和开采强度的加大，矿井瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出的危险性也相应增大煤矿瓦斯抽采概论

实现安全生产目标的重点是：控制瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸和煤与瓦斯突出防治瓦斯灾害的治本措施—抽采瓦斯全面贯彻瓦斯治理的12字方针—先抽后采，监测监控，以风定产全面建设治理瓦斯的16字工作体系—通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位煤矿瓦斯抽采概论

实例淮南矿业集团全局瓦斯抽采量1997年前500万m3/a特大瓦斯事故1990~1997年八起

1997年二起死亡133人对策开采保护层抽采瓦斯近距离保护层远距离保护层多重开采保护层煤矿瓦斯抽采概论

淮南矿业集团瓦斯抽采量

2001年7000万m32002年1亿m3/2003年1.4亿m3

2004年1.5亿m32005年1.6亿m32008年达1.8亿m3

连续八年多未发生瓦斯爆炸事故近年来淮南矿区事故显著减少百万吨死亡率百万吨死亡率显著下降瓦斯抽采量显著提高我国煤炭产量我国煤矿事故数据煤矿瓦斯抽采概论

第二，搞好煤矿瓦斯抽采利用是增加能源供给的有效措施。煤矿瓦斯中甲烷含量大于90%，1立方米瓦斯发热量大于8000千卡，是与天然气相当的优质清洁能源，可广泛用于发电、工业窑炉、民用、汽车等方面燃料或生产化工产品。煤炭是我国的主体能源，多年来在一次能源生产量和消费量中一直占70%左右，而石油天然气资源十分短缺，需要大量进口。搞好煤矿瓦斯抽采利用，可以增加优质清洁能源供给，改善能源供给结构。同时，可以逐步减少对进口天然气的依赖，有利于保障国家能源安全。煤矿瓦斯抽采概论

优质清洁能源开发利用煤层气——优质清洁能源按燃烧热值计算1m3瓦斯相当于1.25㎏

标准煤

1㎏

燃油

1m3

天然气按热效率计算1m3煤层气相当于4㎏

标准煤利用1亿m3甲烷相当于生产20万吨煤炭是比天然气、燃油、特别是比煤洁净得多的一种优质能源煤矿瓦斯抽采概论

中国煤层气资源丰富，居世界第三位全球煤层气资源量约270×1012m3，90%分布在12个主要产煤国。其中，中国煤层气资源量为36.8×1012m3，约占世界总量的13%，居第三位。煤矿瓦斯抽采概论

第三，搞好煤矿瓦斯抽采利用是减少环境污染的重要举措。煤矿瓦斯的温室效应是二氧化碳的21倍。据计算，每利用1亿立方米甲烷，相当于减排150万吨二氧化碳。2008年，我国利用煤矿瓦斯16亿立方米，共减少排放二氧化碳2400万吨，但煤层中绝大部分瓦斯还是直接排空了，既浪费资源，又污染环境。搞好瓦斯综合利用，最大限度地控制瓦斯直接向大气中排放，有利于减少空气污染，保护生态环境。煤矿瓦斯抽采概论

甲烷(CH4)——温室效应气体温室效应强度CH4＞CO221倍利用1亿m3甲烷相当于减排150万吨CO2我国风排瓦斯量

2008年我国煤矿瓦斯涌出量250亿m3

，抽出率23%，利用率30％，风排量200亿m3

。我国瓦斯排放量占世界排放总量的1/3。

煤矿瓦斯抽采方法分类与抽采设计采前抽采预抽采中抽采卸压抽采采后抽采采空区抽采瓦斯抽采方法分类瓦斯抽采方法分类

按瓦斯来源划分开采层瓦斯抽采采区大面积预抽边掘边抽、边采边抽人为卸压抽采瓦斯抽采方法分类

邻近层瓦斯抽采（采动区瓦斯抽采）上邻近层抽采下邻近层抽采瓦斯抽采方法分类

采空区瓦斯抽采全封闭（已采区采空区）式抽采半封闭（工作面采空区）式抽采围岩瓦斯抽采围岩裂隙抽采溶洞抽采瓦斯抽采方法分类

1.开采煤层瓦斯抽采技术2.邻近层卸压瓦斯抽采技术3.采空区瓦斯抽采技术4.围岩瓦斯抽采技术5.综合瓦斯抽采技术瓦斯抽采方法分类

1.开采煤层瓦斯抽采技术分类煤矿抽采瓦斯方法名称开采煤层瓦斯抽采方法1.立井揭煤层超前钻孔预抽瓦斯方法2.石门揭煤层超前钻孔预抽瓦斯方法3.煤巷掘进预抽（排）瓦斯方法4.煤巷先抽后掘抽采瓦斯方法5.穿层钻孔大面积预抽瓦斯方法6.顺层上向钻孔预抽瓦斯方法7.顺层下向孔预抽瓦斯方法8.顺层走向水平孔预抽瓦斯方法9.顺层交叉网状钻孔抽采瓦斯方法10.边掘边抽卸压瓦斯方法11.边采边抽卸压瓦斯方法12.开采上保护层抽采开采煤层（被保护层）瓦斯方法13.开采下保护层抽采开采煤层瓦斯方法14.混合式抽采上、下保护层瓦斯方法15.水力压裂强化抽采开采煤层瓦斯方法16.水力割缝强化抽采开采煤层瓦斯方法17.长钻孔控制预裂爆破强化抽采开采煤层瓦斯方法瓦斯抽采方法分类

2.邻近层卸压瓦斯抽采技术类型煤矿抽采瓦斯方法名称邻近层卸压瓦斯抽采方法1.平行穿层钻孔抽采上邻近层瓦斯方法2.迎面斜交钻孔抽采上邻近层瓦斯方法3.顶板走向长钻孔抽采上邻近层瓦斯方法4.地面垂直钻孔抽采上邻近层（含采空区）瓦斯方法5.走向高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法6.倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法7.走向高、中、低位抽瓦斯巷相结合的抽采上邻近层瓦斯方法8.下向孔抽采下邻近层瓦斯方法（因为底板涌水，投放效果一般较差）9.上向孔抽采下邻近层瓦斯方法瓦斯抽采方法分类

3.采空区瓦斯抽采技术类型煤矿抽采瓦斯方法名称采空区瓦斯抽采方法1.从回风巷布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法2.从回风巷抬高钻场布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法3.低位专用抽瓦斯巷抽采卸压带、冒落带瓦斯方法4.密闭回风巷横贯插管抽采采空区积聚瓦斯方法5.密闭尾巷抽采采空区积聚瓦斯方法6.埋管抽采采空区积聚瓦斯方法7.顶煤专用巷抽采采空区瓦斯方法8.顶煤专用巷与埋（插）管相结合抽采采空区瓦斯方法9.钻孔抽采老空区瓦斯方法10.密闭插管抽采老采空区瓦斯方法11.上隅角工作面瓦斯抽采方法瓦斯抽采方法分类

4.围岩瓦斯抽采技术类型煤矿抽采瓦斯方法名称围岩瓦斯抽采方法1.邻近围岩瓦斯抽采方法（与邻近层瓦斯抽采相结合）2.钻孔抽采地质构造裂隙带瓦斯方法3.钻孔抽采围岩孔洞（溶洞）瓦斯方法4.密闭瓦斯喷出巷道抽采围岩瓦斯方法煤矿瓦斯抽采工艺设计煤矿瓦斯抽采设计

预抽煤层瓦斯的难易程度指标类别钻孔流量衰减系数a(d-1)煤层透气性系数(m2/MPa2·d)容易抽采＜0.003＞10可以抽采0.003~0.0510~0.1较难抽采＞0.05＜0.1a的测定计算方法：选择具有代表性的地区打75煤孔，先测其初始瓦斯流量qo，经过t时间后再测其瓦斯流量qt，然后按qt=qoe-at计算，则：煤矿瓦斯抽采设计

矿井瓦斯来源分析

根据瓦斯涌出量预测，确定矿井相对瓦斯涌出量中回采工作面、掘进工作面、采空区涌出量所占矿井涌出总量的比例；在回采工作面瓦斯涌出量中，确定开采层瓦斯涌出量、邻近层瓦斯涌出量、围岩瓦斯涌出量占回采面涌出总量的比例；由此可以得出矿井瓦斯涌出的主要来源。煤矿瓦斯抽采设计

选择抽采瓦斯方法的原则抽采瓦斯方法主要是指抽采巷道、钻孔的空间布置位置和施工技术选择矿井抽采瓦斯方法应根据矿井煤层赋存条件、瓦斯基础参数、瓦斯来源、开采巷道布置、采掘时间配合、抽采瓦斯目的及利用要求等因素经技术经济比较确定，并符合以下要求：煤矿瓦斯抽采设计

1.选择的抽采瓦斯方法应适合煤层赋存条件和开采技术条件。2.应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析，有针对性地选择抽采瓦斯方法，以有利提高瓦斯抽采效果。3.应尽可能利用开采巷道抽采瓦斯，以减少抽采工程量。必要时可设布置钻场、钻孔的专用瓦斯抽采巷道。4.选择的抽采方法应有利于抽采巷道的布置和维护。有利于增加钻孔的抽采时间。降低瓦斯抽采成本。5.宜采用综合瓦斯抽采方法。6.在满足矿井安全开采的前提下，还需满足开发、利用瓦斯的需要。煤矿瓦斯抽采设计

（一）开采层瓦斯抽采方法选择1、容易抽采及可以抽采的煤层，宜采用本层预抽，可采用穿层或顺层布孔方式；2、可以抽采及较难抽采的煤层，宜采用边采边抽的方法；3、单一较难抽采的煤层，可选用密集顺层钻孔、密集网格穿层钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔预裂爆破、高压水射流扩孔等方法强化抽采。4、对煤与瓦斯突出严重的煤层，宜选用穿层网格布孔方式；5、煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的方法。煤矿瓦斯抽采设计

（二）临近层瓦斯抽采方法选择1、可采用从开采层回风巷或专用排瓦斯巷向邻近层打穿层钻孔进行抽采；2、当邻近层或围岩瓦斯涌出量较大时，可采用定（底）板抽采巷道进行抽采，也可在工作面回风侧沿开采层顶板布置水平长钻孔或高位钻孔抽采上邻近层瓦斯。煤矿瓦斯抽采设计

（三）采空区瓦斯抽采方法选择1、老采空区应采用全封闭式抽采方法；2、现采空区可根据煤层赋存条件和巷道布置情况，采用顶（底）板钻孔法、有煤柱及无煤柱钻孔法插（埋）管法等抽采方法，并应采取提高抽采瓦斯浓度的措施。煤矿瓦斯抽采设计

（四）顶板高抽巷瓦斯抽采方法在开采的厚煤层、煤层群瓦斯涌出量较大时，可选用“顶板高抽巷”的抽采方法，也可选用直径300—500mm的顶板水平长钻孔进行抽采，不易自燃煤层也可选用尾抽巷进行抽采。煤矿瓦斯抽采设计

（五）围岩瓦斯抽采方法围岩瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂隙带储存有高压瓦斯并喷出时，应采取抽采围岩瓦斯的措施。煤矿瓦斯抽采设计

（六）地面钻孔抽采瓦斯方法煤层埋藏较浅，瓦斯含量较高，地面施工钻孔条件交好的厚煤层或煤层群，可采用地面钻孔预抽开采层瓦斯、邻近层卸压瓦斯或采空区瓦斯的抽采方法。煤矿瓦斯抽采设计

（七）综合抽采瓦斯方法对瓦斯涌出来源多、分布范围广、煤层透气性差、煤层赋存条件复杂的矿井，应采用多种抽采方法相结合的综合瓦斯抽采方法。煤矿瓦斯抽采设计

（八）开采保护层抽采瓦斯有煤与瓦斯突出危险的矿井开采保护层时，应同时抽采被保护层的瓦斯。煤矿瓦斯抽采方法

煤矿瓦斯抽采方法开采层瓦斯抽采开采层瓦斯抽采开采层瓦斯抽采方法选择1、容易抽采及可以抽采的煤层，宜采用本层预抽，可采用穿层或顺层布孔方式；2、可以抽采及较难抽采的煤层，宜采用边采边抽的方法；3、单一较难抽采的煤层，可选用密集顺层钻孔、密集网格穿层钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔预裂爆破、高压水射流扩孔等方法强化抽采。4、对煤与瓦斯突出严重的煤层，宜选用穿层网格布孔方式；5、煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的方法。开采层瓦斯抽采

钻孔预抽我国预抽煤层瓦斯基本上都采用钻孔法，其布孔方式有两种：穿层钻孔；顺层钻孔.早期曾采用巷道法（抚顺）。穿层网格预抽中梁山矿务局南矿（急倾斜煤层）预抽时间19个月平均预抽率48%瓦斯压力由2.75~2.8MPa降至0.4~0.8MPa单向流动径向流动预抽煤层瓦斯原理开采层瓦斯抽采开采层瓦斯抽采开采层瓦斯抽采穿层瓦斯抽采布孔示意图中梁山底板网格式穿层钻孔预抽煤层瓦斯方法

底板岩巷穿层钻孔放水器流量计瓦斯抽采干管开采层瓦斯抽采芙蓉矿务局白皎煤矿（缓倾斜煤层）预抽期12个月预抽率25%以上瓦斯压力由2.48MPa降至0.65MPa煤层瓦斯含量从17.8m3/t降为8.96m3/t淮北芦岭煤矿底板岩巷网格式穿层钻孔瓦斯抽采回风上山人行上山轨道上山运输上山瓦斯道边界回风上山岩石轨道巷岩石集中巷联络巷联络石门风巷机巷上区段岩石轨道巷上区段岩石集中巷开切眼收作线机巷风巷上区段机巷岩石轨道巷岩石集中巷联络石门联络巷8煤层9煤层10m20m80m40m底板岩巷穿层钻孔风巷机巷(a)剖面图上区段底板岩巷风巷机巷穿层钻孔底板岩巷开切眼(b)平面图底板岩巷网格式上向穿层钻孔瓦斯抽采示意图开采层瓦斯抽采松藻矿务局打通二矿（缓倾斜煤层）穿层条带预抽开采层瓦斯抽采松藻矿务局打通二矿

穿层条带预抽预抽期6~8个月预抽率34.08~38.86%基本消除突出危险平均月进度82.4m，实现了安全快速掘进开采层瓦斯抽采松藻矿务局打通二矿

采面网格预抽开采层瓦斯抽采松藻矿务局打通二矿采面网格预抽开采层瓦斯抽采松藻矿务局打通二矿采面网格预抽西瓦斯巷钻孔间距12×10m，预抽时间20~29个月，东瓦斯巷钻孔间距6×6m，预抽时间15~26个月抽采瓦斯总量144.8万m3，预抽率达40.95%回采过程中，瓦斯涌出量较小，未发生回风瓦斯超限和煤与瓦斯突出事故顺层长钻孔预抽钻孔布置方式开采层瓦斯抽采平行钻孔(焦作焦西矿)布孔参数工作面上下布孔，孔长40~70m孔径φ75，孔间距3~6m封孔深度4~7m开采层瓦斯抽采平行钻孔(焦作焦西矿)孔口负压13~47KPa，抽采浓度20%~65%预抽时间18个月，工作面预抽率达39.1%回采期间未发生突出开采层瓦斯抽采顺层长钻孔预抽平行斜向钻孔(六枝化处矿)布孔参数上下布孔，孔长50~80m钻孔与采面夹角5°封孔深度5~7m孔径φ75开采层瓦斯抽采顺层长钻孔预抽平行斜向钻孔(六枝化处矿)

预抽时间18个月，工作面预抽率达28.4%吨煤瓦斯含量降低了28.44%可充分抽采卸压带瓦斯，有利于降低回采工作面的风排瓦斯量开采层瓦斯抽采顺层长钻孔预抽平行斜向钻孔(淮北芦岭矿)上下布孔，长40~60m均匀布孔，孔间距4m左右钻孔与采面夹角20°钻孔层位，1~2分层以内聚氨酯封孔，深度6m以上开采层瓦斯抽采顺层长钻孔预抽平行斜向钻孔(淮北芦岭矿)预抽时间，机巷孔61天，风巷孔105天一分层工作面平均瓦斯涌出量由6.49m3/min，下降到5.41m3/min一分层采面瓦斯超限时间下降了10%边采边抽效果好开采层瓦斯抽采顺层长钻孔预抽交叉钻孔(焦作九里山矿)

平均长64m斜向孔与平行孔夹角15°~20°三个交叉点开采层瓦斯抽采焦作本煤层顺层钻孔预抽瓦斯方法钻孔施工顺层长钻孔预抽交叉钻孔(焦作九里山矿)孔口负压为22~44KPa，抽采浓度20%~89%单孔瓦斯抽采量为平行孔的1.85~2.53倍提高抽采量46%~102%机理钻孔交叉点裂隙范围增大，透气性提高避免塌孔、堵孔的影响边采边抽，较早起作用，效果好开采层瓦斯抽采

近年来抽采新技术和新装备井下定向长钻孔钻机

可实现定向顺层长钻孔、顺层分枝钻孔施工

1000m枝状钻孔成孔工艺技术

开采层瓦斯抽采钻孔有效抽采半径

是指在一定的抽采时间内钻孔抽采瓦斯的有效影响范围，需从实际抽采工作中考察确定穿层网格顶抽的有效抽采半径考察(北票台吉矿)西翼不同抽采时间瓦斯压力变化情况有效抽采半径(η＝30%)r=0.0127t0.915开采层瓦斯抽采钻孔有效抽采半径

穿层网格顶抽的有效抽采半径考察(北票台吉矿)东翼不同抽采时间瓦斯压力变化情况有效抽采半径(η＝30%)r=0.455t0.423开采层瓦斯抽采合理预抽期的确定

钻孔瓦斯抽采量随时间的变化关系符合负指数曲线，根据瓦斯抽采量衰减的程度，可以确定一个合理的预抽期开采层瓦斯抽采提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径提高预抽瓦斯效果最根本的措施—提高煤层透气性国内外试验和运用过的方法有：水力化措施—水力压裂、水力疏松、水力割裂、水力冲孔等孔内爆破化学处理应用前景较好的方法深孔控制预裂爆破高压水射流扩孔开采层瓦斯抽采提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径水力化措施—水力压裂、水力疏松、水力割裂、水力冲孔等地面垂直钻井结构示意图地面压裂井筛管完井方式示意图地面钻井及压裂井

煤层中的水平裂缝深孔控制预裂爆破提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径深孔控制预裂爆破钻孔布置深孔控制预裂爆破提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径深孔控制预裂爆破原理不同于普通松动爆破，控制孔为爆破孔提供自由面，爆破后在煤体内形成爆破孔、控制孔相互连通的裂隙网，从而在很大程度上提高煤层的透气性定向爆破增透数值模拟定向爆破增透原理定向爆破器材松动爆破增透原理与器材深孔控制预裂爆破

深孔控制预裂爆破基本原理深孔控制预裂爆破不同于普通爆破，深孔控制预裂爆破的目的是为了增加煤体的裂隙数量和长度，以提高透气性，减少抽放阻力，从而提高瓦斯的抽放率。深孔控制预裂爆破不仅要求在相邻孔间连线方向形成贯通裂隙，而且要求其它方向尽可能多的产生裂隙，使煤体内形成以炮孔为中心相互连通的裂隙网。深孔控制预裂爆破的特点是在爆破孔周围增加了辅助自由面——控制孔预裂爆破前后煤层透气性系数变化图预裂爆破前后不同时期瓦斯抽放率曲线图开采层瓦斯抽采高压水射流扩孔原理在已施工的煤孔中，采用旋转的高压水射流，对钻孔周围煤体进行切割钻孔直径扩大数倍增大煤体暴露面积扩大钻孔卸压范围增加钻孔抽采瓦斯半径提高预抽瓦斯效果水力冲孔孔群增透开采层瓦斯抽采高压水射流扩孔装备—SKP型高水射流扩孔器由高压水射流扩孔头、高压水泵、高压钻杆等组成。开采层瓦斯抽采高压水射流扩孔在中梁山、芙蓉、松藻、淮南、窑街和石炭井的试验和应用效果穿层钻孔：孔径扩大2.5~5.7倍钻孔瓦斯抽采量为未扩钻孔的2.3~76倍，平均11.3倍扩孔时间：孔深50m，扩孔段长度2m的钻孔，扩孔时间3h左右。煤矿瓦斯抽采方法邻近层瓦斯抽采邻近层瓦斯抽采采动区瓦斯抽采原理在煤层群开采条件下，由于开采层的采动，在上部空间形成三带：冒落带、裂隙带和缓慢下沉带—上部卸压区在阳泉矿区条件下冒落带高度为采高的6~8倍裂隙带高度为采高的10~30倍缓慢下沉带在裂隙带上部直至地表邻近层瓦斯抽采在开采层的下部煤岩层，承受的自重应力大大降低，由压缩状态转为膨胀状态—下部卸压区

在卸压区内的煤层，吸附瓦斯解吸形成的游离瓦斯充满层间空隙，并通过层间裂隙涌入回采空间和采空区，这种层间空隙和裂隙不仅是卸压瓦斯的储存地点，也是良好的流动通道。因此，钻孔穿入或透过这些层间空隙——裂隙就能取得较好的抽采瓦斯效果。因为卸压瓦斯通过钻孔抽出要比通过层间的纵向裂隙涌向开采空间和采空区容易得多。这就是利用钻孔抽采邻近层瓦斯的基本原理。走向高抽巷采动卸压抽采煤层瓦斯原理顶板走向孔采动卸压抽采煤层瓦斯原理倾向穿层孔采动卸压抽采煤层瓦斯原理底板巷穿层钻孔采动卸压抽采煤层瓦斯原理地面钻井采动卸压抽采煤层瓦斯原理邻近层瓦斯排放率与层间距的关系邻近层瓦斯抽采临近层瓦斯抽采方法选择1、可采用从开采层回风巷或专用排瓦斯巷向邻近层打穿层钻孔进行抽采；2、当邻近层或围岩瓦斯涌出量较大时，可采用顶（底）板抽采巷道进行抽采，也可在工作面回风侧沿开采层顶板布置水平长钻孔或高位钻孔抽采上邻近层瓦斯。邻近层瓦斯抽采钻孔抽采由开采层层内巷道打钻适用于缓倾斜或倾斜煤层的走向长壁工作面钻场设在工作面回风副巷内多用于抽采上邻近层瓦斯邻近层瓦斯抽采钻场设在工作面进风正巷内多用于抽采下邻近层瓦斯邻近层瓦斯抽采

在开采层层外巷道打钻适用于不同倾角的煤层和不同采煤方法的回采面钻场设在开采层底板岩巷内多用于抽采下邻近层瓦斯邻近层瓦斯抽采钻场设在开采层顶板岩巷内多用于抽采上邻近层瓦斯上、下保护层开采抽放被保护层瓦斯方法中梁山煤矿淮南新庄孜煤矿煤层群多重上保护层开采底板巷上向穿层钻孔卸压瓦斯抽采方法开采层B8回风巷进风巷下卸压层B7下卸压层B6底板岩石巷抽放钻孔底板卸压区域钻孔施工封堵钻孔施工抽采卸压瓦斯采煤工作面松藻煤矿被保护层卸压瓦斯抽采方法沈阳红菱矿极薄上保护层开采瓦斯抽采方法邻近层瓦斯抽采布孔原则抽采钻孔合理的空间位置应选择在冒落拱上部和卸压角以里的范围内，即钻孔必须深入到邻近层的卸压带内，但又要避开冒落带和大的破坏裂隙区，以免抽采钻孔大量漏气，甚至被切断而失效。邻近层瓦斯抽采

钻孔角度

钻孔间距邻近层瓦斯抽采

顶板巷道抽采顶板岩石走向高抽巷抽采上邻近瓦斯阳泉实例基本情况阳煤集团综采放顶煤开采15号煤层，工作面瓦斯涌出量一般在16.26~65.16m3/min之间，最大高达108m3/min。工作面瓦斯涌出量90%以上来自邻近层和围岩顶板倾斜高抽巷抽采卸压瓦斯法顶板走向高抽巷抽采卸压瓦斯法顶板倾斜钻孔抽采卸压瓦斯法阳泉上邻近层卸压瓦斯抽采方法邻近层瓦斯抽采顶板走向高抽巷布置层位高度确定原则上邻近层瓦斯涌出密集区—8号、9号、10号、11号和K4灰岩处于有效瓦斯排放范围内—冒落带上部充分离层层位，水平通道连通性好工作面采过后不致很快破坏—超过冒落带高度1~1.5倍采高

层位高度—自顶板以上47~68m，约7~10倍采高层位邻近层瓦斯抽采走向高抽巷布置水平位置确定原则处于充分卸压的裂隙带范围考虑矿井通风负压影响

水平位置—距回风巷水平投影长度52m，约为工作面采长1/3距离邻近层瓦斯抽采抽采效果抽采瓦斯浓度一般60%~95%，平均78%抽采率为86.34%~93.44%，平均90.87%工作面抽采瓦斯量50~60m3/min邻近层瓦斯抽采顶板岩石倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯高抽巷布置层位：垂高50~60m，裂隙带的中下部；伸入工作面距离：52m，水平投影长度43m，充分进入到卸压带；高抽巷间距：200m左右倾向抽瓦斯巷布置方式(a平面图b剖面图)邻近层瓦斯抽采顶板岩石倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯效果浓度：75%~99%，平均85.77%抽采量：17.08~70.59m3/min，平均35.35m3/min抽采率：58%~90.17%，平均75.03%邻近层瓦斯抽采顶板水平长钻孔抽采上邻近层瓦斯(一矿12号煤层4108综采面)钻孔位置层位—距开采层26m，6.5m厚的灰色砂岩中钻孔距回风巷的水平距离，0.2~0.3倍工作面长度邻近层瓦斯抽采顶板水平长钻孔抽采上邻近层瓦斯(一矿12号煤层4108综采面)成孔工艺

MK-6型钻机，普通回转不取芯钻进，以清水作清洗液。开孔直径200mm，终孔直径150mm，钻进了2个长度分别为508m、603.5m的长钻孔抽采效果1号孔孔内垮塌未出瓦斯，2号孔初始抽采量10.67m3/min，最大为23.92m3/min，平均20.3m3/min。瓦斯浓度最高90%，平均60%

该技术适用于煤层群开采条件下，邻近层和采空区瓦斯涌出量较大的工作面。该抽采技术与顶板岩巷抽采法、顶板穿层短钻孔抽采法相比，技术和经济上具有显著的优越性。该技术在淮南、铁法等20多个矿区160个矿应用。顶板走向长钻孔抽采邻近层瓦斯示意图顶板走向长钻孔抽采邻近层瓦斯

邻近层瓦斯抽采顶板走向穿层钻孔抽采卸压瓦斯方法铁法晓南矿顶板走向穿层钻孔抽采卸压瓦斯方法钻孔长度：170~200m钻场间距：130m

煤矿瓦斯抽采方法采空区瓦斯抽采采空区瓦斯抽采采空区瓦斯涌出我国煤矿采空区瓦斯涌出量在矿井瓦斯平衡中占有相当大的比例，在统计的160多对矿井中，比例为25%~35%者约占半数，个别矿井高达40%~50%采空区瓦斯抽采采空区瓦斯抽采方法选择1、老采空区应采用全封闭式抽采方法；2、现采空区可根据煤层赋存条件和巷道布置情况，采用顶（底）板钻孔法、有煤柱及无煤柱钻孔法插（埋）管法等抽采方法，并应采取提高抽采瓦斯浓度的措施。全封密闭抽取示意图采空区瓦斯抽采全封闭抽采(松藻局打通一矿)采空区瓦斯抽采全封闭抽采(松藻局打通一矿)效果累计抽采552d，共抽瓦斯72万m3平均抽采负压10.4KPa瓦斯浓度25%~45%，平均37.8%平均抽采量0.906m3/min抽采期间必须经常检测密闭内的CH4，CO、O2、温度参数，如有发火征兆，应控制抽采或暂停抽采。采空区瓦斯抽采全封闭抽采(六枝局化处矿)布置效果解决相邻回采工作面上隅角及回风流瓦斯超限，效果明显采空区瓦斯抽采全封闭抽采密闭示意图

采空区瓦斯抽采半封闭抽采插管抽采法向冒落拱上方沿倾向打钻孔采空区瓦斯抽采抽取方法向冒落拱上方打钻沿走向打水平钻孔（走向高位钻孔）工作面进风巷工作面抽采钻孔抽采钻场工作面回风巷抽采管路(a)平面图顶板走向钻孔抽采示意图钻孔钻场采空区冒落拱工作面(b)剖面图瓦斯裂隙高位巷道密闭抽采邻近层与采空区瓦斯示意图高位巷道密闭抽采邻近层与采空区瓦斯

该方法适用于煤层群开采或采空区丢煤较多，煤层顶板有遇水膨胀的泥岩层无法施工钻孔，高产高效工作面。具有抽采量大，抽采强度影响范围广特点，是消除工作面上隅角和后运输机道瓦斯超限的有效方法之一。该技术在阳泉五矿、铁法大隆、大同塔山等多个矿区推广应用。

采空区瓦斯抽采采空区冒落拱工作面

顶板走向高位巷抽采示意图裂隙瓦斯顶板走向高位巷煤层采空区瓦斯抽采上隅角埋管抽采法

采空区埋管(直立吸气管)抽采剖面图支路顶板岩层直立吸气管吸气口瓦斯采空区回风巷瓦斯抽采主管路底板岩层采空区瓦斯抽采上隅角埋管抽采法采空区瓦斯抽采工作面尾巷抽采(水城老鹰山矿、阳泉一矿)水城老鹰山矿抽采瓦斯浓度25%~40%抽采量1.21～3.12m3/min阳泉一矿抽采瓦斯浓度25%左右抽采量15m3/min以上

井下移动泵站抽放上隅角瓦斯方法地面钻孔抽放邻近层与采空区瓦斯方法1-运输巷；2-回风巷；3-地面钻孔；4-中间巷煤矿瓦斯抽采方法围岩瓦斯抽采围岩瓦斯抽采围岩瓦斯抽采方法围岩瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂隙带储存有高压瓦斯并喷出时，应采取抽采围岩瓦斯的措施。围岩瓦斯抽采

钻孔抽放构造裂隙带瓦斯方法围岩瓦斯抽采

钻孔抽放围岩孔洞瓦斯方法

煤矿瓦斯抽采方法综合抽采瓦斯技术

淮南潘一矿1541综放工作面，煤层有突出突出性，工作面同时采用顶板走向长钻孔、工作面顺层水平长钻孔、上隅角插管抽采、深孔控制预裂爆破强化抽采。目前瓦斯综合抽采已在全国范围内广泛应用。工作面综合抽采瓦斯示意图

综合抽采瓦斯技术进风巷保护层顶板高位抽放巷阳泉三矿超远距离保护层及被保护层瓦斯抽采方法保护层被保护层底板卸压瓦斯抽放巷被保护层卸压瓦斯抽放钻孔顶板走向高位抽放钻孔内错式瓦斯尾巷进风巷回风巷进风巷回风巷瓦斯抽采系统及附属装置瓦斯抽采系统及附属装置抽采系统：抽采泵抽采管道附属装备瓦斯抽采系统及附属装置阳泉煤矿瓦斯抽采系统示意图顶板倾斜钻孔安全出口瓦斯泵房储瓦斯罐进风平硐顶板倾斜钻孔顶板倾斜钻孔瓦斯管瓦斯管地面永久瓦斯抽采设备水环式真空泵瓦斯抽采系统及附属装置瓦斯抽采系统及附属装置三防装置抽采系统可能出现的意外：瓦斯管路漏气突然停泵或因机械故障使抽采失常，有可能形成回流或带进火源放空管排出的瓦斯受雷击起火抽采管路上积存静电或井下杂散电流引燃瓦斯机械碰撞管路或电缆漏电产生火花瓦斯抽采系统及附属装置三防装置（防爆、防回火、防回气）水封式装置瓦斯抽采系统及附属装置三防装置铜网式装置瓦斯抽采系统及附属装置三防装置波纹板式装置瓦斯抽采系统及附属装置放水器高负压人工放水器瓦斯抽采系统及附属装置放水器U型管自动放水器瓦斯抽采系统及附属装置放水器自动放水器瓦斯抽采检测装置瓦斯抽采检测装置抽采瓦斯参数测定：瓦斯浓度管道混合气体工况流量管道气体压力（或负压）管道气体温度

管道纯瓦斯标态流量

瓦斯抽采检测装置抽采瓦斯浓度检测低负压时，直接用高浓度光学瓦斯检定器测定高负压时，用高负压抽气筒或CO检知管抽气筒取气，直接送入高浓度光学检定器测定瓦斯抽采检测装置抽采瓦斯流量测定皮托管法瓦斯抽采检测装置抽采瓦斯流量测定孔板法瓦斯抽采检测装置瓦斯抽采检测装置抽采瓦斯管道压力测定测量仪表真空压力表真空表U型汞柱计或水柱计低压传感器瓦斯抽采检测装置WGC瓦斯抽采管道参数测定仪便携式本安型智能测定仪测定参数瓦斯浓度抽采负压管道温度流量(配合孔板、均速管、皮托管等)存储、显示、打印提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径推广提高煤层透气性方法深孔控制预裂爆破高压水射流扩孔实施“多钻孔、严封闭、综合抽”多钻孔钻孔量密度达到0.1～0.15m/t严封闭—严密封孔钻孔密封是瓦斯抽采工艺的重要环节，密封质量的好坏，直接关系到瓦斯抽采效果。提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径多钻孔、严封闭、综合抽严封闭—严密封孔原则要求封孔深度要超过孔口的裂隙带深度:完整致密的岩孔3m;

煤系地层钻孔5~7m;

煤孔7~10m。提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径多钻孔、严封闭、综合抽严封闭—严密封孔推广方法水泥砂浆封孔适用于岩孔和煤孔压气注浆封孔注浆泵封孔提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径多钻孔、严封闭、综合抽严封闭—严密封孔方法聚氨酯封孔适用于煤层长钻孔提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径应用多种综合抽采方法建立多套瓦斯抽采系统预抽煤层瓦斯系统：高负压、小流量采动区、采空区瓦斯抽采系统;

低负压、大流量提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径

井下双系统串并联抽采系统技术解决满足预抽、采空区抽及长距离抽不同要求的难题。《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》

《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第七条有下列情况之一的矿井必须进行瓦斯抽采，并实现抽采达标：（一）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的；（二）一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或者一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min的；（三）矿井绝对瓦斯涌出量大于或等于40m3/min的；（四）矿井年产量为1.0～1.5Mt，其绝对瓦斯涌出量大于30m3/min的；（五）矿井年产量为0.6～1.0Mt，其绝对瓦斯涌出量大于25m3/min的；（六）矿井年产量为0.4～0.6Mt，其绝对瓦斯涌出量大于20m3/min的；（七）矿井年产量等于或小于0.4Mt，其绝对瓦斯涌出量大于15m3/min的。《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第五章抽采达标评判主要内容：明确实施抽采评价