瓦斯抽采及钻场布置

矿井瓦斯抽采与钻场布置授课教师：段启兵毕业学校:2008年毕业于中国矿业大学采矿工程专业联系电话南能源职业技术学院采矿教研室矿井瓦斯抽采与钻场布置第一讲煤层瓦斯的赋存一、煤层瓦斯的生成与组分

瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤的过程中生成的。煤的原始母质——腐殖质沉积以后，一般经历两个成气时期：从植物遗体到泥炭属于生物化学成气时期；在地层的高压高温作用下从褐煤到烟煤直到无烟煤属于煤化变质作用成气时期。矿井瓦斯抽采与钻场布置瓦斯的概念1、狭义—特指甲烷气体（CH4）2、广义—井下有毒有害气体煤层瓦斯有约20种组分，其中甲烷及其同系物和二氧化碳是成煤过程的主要产物。当煤层赋存深度大于瓦斯风化带深度时，煤层瓦斯的主要组分（>80%）是甲烷。微生物（纤维素）（类烟煤）矿井瓦斯抽采与钻场布置二、瓦斯的赋存状态

煤中瓦斯的赋存状态一般有吸附状态和游离状态2种。在煤层赋存的瓦斯量中，通常吸附瓦斯量占80％～90％，游离瓦斯量占10％～20％；游离瓦斯以自由气体形式存在（孔径大于10nm）内；吸附瓦斯分为吸着状态与吸收状态；在吸附瓦斯量中又以煤体表面吸着的瓦斯量占多数。矿井瓦斯抽采与钻场布置（一）煤层瓦斯赋存状态煤是一种天然的吸附剂，具有良好的吸附性能。煤对瓦斯的吸附属于物理吸附，即瓦斯分子煤分子之间的作用力是剩余的表面自由力（范德华引力）。在一定条件下，瓦斯还可以从煤中解吸出来，吸附与解吸是可逆的。PortPort游离状态瓦斯吸附状态瓦斯矿井瓦斯抽采与钻场布置（二）煤层瓦斯赋存的垂向分带

形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征瓦斯空气-1000m-800m-600m-400m-200m瓦斯分带分为风化带和甲烷带（二）煤层瓦斯赋存的垂向分带

瓦斯风化带是CO2－N2、N2与N2－CH4三个带的统称，各带不仅瓦斯组分不同而且瓦斯含量也不相同。（二）煤层瓦斯赋存的垂向分带

不同矿区瓦斯带深度变化很大。煤层瓦斯沿垂向一般可分为两个带：瓦斯风化带与甲烷带。

瓦斯风化带甲烷带（二）煤层瓦斯赋存的垂向分带

甲烷及重烃浓度之和＝80％（按体积）；瓦斯压力P＝0.1～0.15MPa；相对瓦斯涌出量qCH4＝2～3m3/t煤；煤层瓦斯含量x＝1.0～1.5m3/t可燃物（长焰煤）

x＝1.5～2.0m3/t可燃物（气煤）

x＝2.0～2.5m3/t可燃物（肥、焦煤）

x＝2.5～3.0m3/t可燃物（瘦煤）

x＝3.0～4.0m3/t可燃物（贫煤）

x＝5.0～7.0m3/t可燃物（无焰煤）瓦斯风化带的下部边界可按下列条件确定：（二）煤层瓦斯赋存的垂向分带

同一地点应设置两个测压钻孔，其终孔见煤点或测压气室应在相互影响范围外位于瓦斯风化带下边界以下的属于甲烷带，煤层的瓦斯压力、瓦斯含量随埋藏深度的增加呈有规律的增长。增长的梯度，在不同煤质（煤化程度）、不同地质构造与赋存条件有所不同。瓦斯压力梯度的变化范围为0.005～0.015MPa/m，近似于静水压力值。甲烷带（二）煤层瓦斯赋存的垂向分带

划分意义：在近代开采深度内，瓦斯带内煤层瓦斯含量和涌出量随深度增加而有规律地增大。掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。（二）煤层瓦斯赋存的垂向分带

三、煤的孔隙特征(决定了煤的解吸难易程度)（一）煤的孔隙分类（二）孔隙率（三）孔隙特征（四）测定方法（五）影响煤的孔隙特征的因素（一）煤的孔隙分类按煤的组成及其结构性质，煤中孔隙可以分为三种:宏观孔隙是指可用肉眼分辨的层理、节理、劈理及次生裂隙等形成的孔隙。显微孔隙是指用光学显微镜和扫描电镜能分辨的孔隙。分子孔隙指煤的分子结构所构成的超微孔隙。

（二）孔隙率

煤的孔隙率就是孔隙的总体积与煤的总体积的比，孔隙率是决定煤的吸附、渗透和强度性能的重要因素；通过孔隙率和瓦斯压力的测定，可以计算出煤层中的游离瓦斯量；此外，孔隙率的大小与煤中瓦斯流动情况也有密切关系。（三）孔隙特征为了便于研究瓦斯在煤层中的赋存与流动规律，通常把煤中孔隙如下分类：微孔——直径小于l0-5mm，它构成煤中的吸附容积；小孔——直径在10-5～10-4mm，它构成毛细管凝结和瓦斯扩散空间；中孔——直径在10-4～10-3mm，它构成了瓦斯缓慢层流渗透的区间；大孔——直径在10-3～10-1mm，它构成强烈的层流渗透区间；可见孔及裂隙——直径大于10-lmm，它构成层流及紊流混合渗透的区间。微孔为吸附容积，其他孔隙构成渗透系统，瓦斯全部处于游离状态。图2-5煤的变质程度与孔隙的关系图2-6不同形态的孔示意图对于烟煤，中等变质程度的煤的总孔隙率较小、变质程度较高和较低的煤总孔隙率较大。（四）测定方法在煤的孔隙特征的研究中，较常见的研究方法有2种，即用扫描电子显微镜观测煤表面孔隙特征、用压汞法测定煤体孔隙大小。压汞法：利用不同孔径的孔隙对压入汞的阻力不同这一特性，根据压入汞的质量和压力，计算孔隙体积和半径。

（五）影响煤的孔隙特征的因素

煤的变质程度：随煤化程度加深，总孔隙体积先减少，到焦煤、瘦煤达到最低，而后逐渐增加，至无烟煤达最大。但微孔体积是随煤化程度的增加一直增长。煤的破坏程度：破坏程度越高，煤的渗透容积就越大，但破坏程度对微孔影响不大。地应力：压性的地应力（压应力）可使渗透容积缩小，压应力越高，煤体渗透容积缩小越多。而张性的应力（张应力）则可使裂隙张开，从而使渗透容积增大。目前最有效的区域瓦斯治理方法：采动卸压瓦斯抽采技术，正是利用降低地应力来增加煤层渗透率。第二讲煤层瓦斯压力一煤层瓦斯压力的基本概念二煤层瓦斯压力的分布规律三煤层瓦斯压力的测定方法四煤层瓦斯压力的预测方法一煤层瓦斯压力的基本概念三●煤层瓦斯压力是指煤层孔隙内气体分子自由热运动所产生的作用力，由游离瓦斯形成，即瓦斯作用于孔隙壁的压力。●煤层原始瓦斯压力是指煤层未受采动、瓦斯抽采及人为卸压等影响处的煤层瓦斯压力；煤层残存瓦斯压力是指煤层受采动、瓦斯抽采及人为卸压等影响后残存的瓦斯呈现的压力；煤层瓦斯压力单位为MPa。●煤层瓦斯压力是评价煤层突出危险性与决定煤层瓦斯含量的一个重要指标。二煤层瓦斯压力的分布规律三●煤层瓦斯压力的大小取决于煤生成后，煤层瓦斯的排放条件，它除与覆盖层厚度和透气性、煤层透气性及煤地质构造条件有关外，且同覆盖层的含水性密切相关。二煤层瓦斯压力的分布规律●赋存在煤层中的瓦斯表现垂向分带特征，一般可以分为瓦斯风化带与甲烷带。●风化带内瓦斯含量与瓦斯压力较小，风化带下部边界条件中瓦斯压力为0.15～0.2MPa；●甲烷带内，煤层的瓦斯压力随深度增加而增加，瓦斯压力梯度随地质条件而异，在地质条件相近的地质块段，相同深度的同一煤层具有大体相同的瓦斯压力，多数煤层瓦斯压力随埋深呈线性增加。

三煤层瓦斯压力的测定方法三现有测压方法：通过打钻封孔后在煤层内形成测压室，上压力表后，测压室周围无限大空间煤体内的瓦斯不断向测压室运移，保证打钻过程和封孔后材料凝固时期（上表前）逸散的瓦斯通过周围流场的流动补充，最终平衡，达到煤层的真实瓦斯压力。测定方法的分类三煤层瓦斯压力的测定方法三1）按测压方式分类按测压时是否向测压钻孔内注入补偿气体，测定方法可分为主动测压法和被动测压法。2）按封孔方法及材料分类按测压钻孔封孔材料的不同，测定方法可分为黄泥（黏土）封孔法、水泥砂浆封孔法、胶圈封孔器法、胶圈-压力黏液封孔法、胶囊-压力黏液封孔法及聚氨酯泡沫封孔法等；按测压封孔方法的不同，测定方法可分为填料法和封孔器法两类，其中根据封孔器的结构特点，封孔器分为胶圈、胶囊和胶圈-黏液等几种方法。测定方法的分类三煤层瓦斯压力的测定方法三填料封孔法（黄泥、黏土封孔）

井下直接测定法填料法封孔的优点是不需要特殊装置，密封长度大，密封质量可靠。缺点是人工封孔长度短，费时费力三煤层瓦斯压力的测定方法三注浆封孔测压法

井下直接测定法注浆封孔测压法是目前应用最广泛的一种封孔方法，适应于井下各种情况下的封孔。注浆泵一般采用柱塞注浆泵，封孔材料一般采用膨胀不收缩水泥浆（一般由膨胀剂、水泥和水按一定比例制成），测压管一般采用铜管、高压软管或无缝钢管。三煤层瓦斯压力的测定方法封孔器封孔井下直接测定法胶圈封孔器

优点：简单易行，封孔器可重复使用；缺点是封孔深度小，且要求封孔段岩石必须致密、完整。三煤层瓦斯压力的测定方法封孔器封孔井下直接测定法胶圈—压力黏液封孔器优点：一是增大了封孔段的长度；二是压力黏液可渗入封孔段岩（煤）体的裂隙，增大了密封效果。

三煤层瓦斯压力的测定方法封孔器封孔井下直接测定法胶囊—压力黏液封孔器胶圈—压力黏液封孔装置基础上，中国矿业大学又研制成功了胶囊—黏液封孔器，其封孔原理类似于胶圈黏液封孔器，所不同的是胶囊代替了胶圈，由于胶囊的弹性大，与孔壁可全面紧密接触，密封黏液的性能优于胶圈，不仅适用于封岩石钻孔，而且也能封较硬煤层中的煤孔。三煤层瓦斯压力的测定方法测压地点的选择原则测定地点应优先选择在石门或岩巷中，选择岩性致密的地点，且无断层、裂隙等地质构造处布置测点，其瓦斯赋存状况要具有代表性。测压钻孔应避开含水层、溶洞，并保证测压钻孔与其距离不小于50m。对于测定煤层原始瓦斯压力的测压钻孔应避开采动、瓦斯抽采及其他人为卸压影响范围，并保证测压钻孔与其距离不小于50m。对于需要测定煤层残余瓦斯压力的测压钻孔，则根据测压目的的要求进行测压地点的选择。三煤层瓦斯压力的测定方法测压地点的选择原则选择测压地点应保证测压钻孔有足够的封孔深度（穿层测压钻孔的见煤点或顺层测压钻孔的测压室应位于巷道的卸压圈之外），并需保证15m以上的岩柱长度。采用注浆封孔的上向测压钻孔倾角应不小于5°。同一地点应设置两个测压钻孔，其终孔见煤点或测压气室应在相互影响范围外，原则上测压孔距离外应不小于20m。瓦斯压力测定地点宜选择在进风系统，行人少且便于安设保护栅栏的地方。三煤层瓦斯压力的预测方法安全线法煤层瓦斯压力预测方法对生产过程中测定的大量瓦斯压力值进行统计分析，排除由于承压水等因素导致的数值较大的异常测点，然后选取其中两个真实的标志点进行线性连接，做出安全线，使除异常点外的其余部分测点均在该直线以下。标志点的选择：标志点需要结合风化带下限临界值（风化带下部边界条件中瓦斯压力为P＝0.15～0.2MPa）确定，当选择两个标志点做出的曲线通过该临界点（或在附近）时，标志点选择正确；否则需要重新确定标志点。在无法找到两个标志点时，充分考虑风化带下限临界值点，选择一个标志点，取静水压力梯度（0.01MPa/hm）作为瓦斯压力梯度做出安全线，并应满足除异常点外的其余部分测点均在该直线以下。

瓦斯压力预测方法—安全线法三煤层瓦斯压力的预测方法安全线法煤层瓦斯压力预测方法●预测的瓦斯压力随埋深的变化斜率还要近似符合下列关系：一般斜率变化处于0.01±0.005范围内。在甲烷带内，浅部由于地应力小，其瓦斯压力往往小于或近似于静水压，P＝0.01H；而在矿井深部，由于地应力随垂深呈线性增加，瓦斯压力可以超过静水压力，P值可达（0.013～0.015）。●根据安全线法做出的曲线推测煤层瓦斯压力能够尽量避免煤层瓦斯压力偏小的情况，给矿井瓦斯方案的制定提供有利依据，同时当深部出现高于安全线法推测值时，如经判断确定为真实瓦斯压力时，需要重新确定标志点，对安全线进行修订。第三讲煤层瓦斯含量一含义二瓦斯含量测定方法三煤层瓦斯含量的主要影响因素四煤的透气性描述煤层瓦斯含量间接法直接法游离瓦斯量吸附瓦斯量损失瓦斯量解吸瓦斯量残存瓦斯量经验公式反算采用瓦斯解吸仪采用真空脱气装置一

含义

单位质量煤中所含的瓦斯体积（换算为标准状态下的体积，单位是m3/t或mL/g。原始瓦斯含量

煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时，单位质量煤中所含有的瓦斯体积（换算成标准状态下体积）称为原始（或天然）瓦斯含量，单位为m3/t或mL/g。残余瓦斯含量

相对原始煤层瓦斯含量而言，当煤体受到采动等因素的影响或瓦斯抽采后，煤层中剩余的瓦斯含量称为残余瓦斯含量，单位为m3/t或mL/g。一

含义可解吸瓦斯含量可解吸瓦斯含量是指当原始煤体受到采动等因素的影响，煤质在常压和储层温度下自然脱附出来的煤层瓦斯含量，单位为m3/t或mL/g可解吸瓦斯含量=煤层原始瓦斯含量-残存瓦斯含量残存瓦斯含量残存瓦斯含量是指在标准状态下，煤样自然解吸平衡后，残存在煤样中的瓦斯含量，单位是m3/t或mL/g。低变质程度烟煤的残存瓦斯含量占总瓦斯含量的40～50%，在中—高变质程度烟煤的残存瓦斯含量占总量的10%左右一

含义一

含义煤样自然解吸平衡是指每克煤样一周内的平均解吸量小于0.05mL/d；美国矿务局采用连续7天平均每天解吸量不大于10mL作为解吸终止限；在煤炭行业中，经2小时解吸之后仍残存于煤中的瓦斯量作为残存瓦斯量。二瓦斯含量测定方法

我国测定瓦斯含量的方法主要有间接法和直接法两种。间接法

建立在煤吸附瓦斯理论的基础上的，这里的煤层原始瓦斯含量是指单位质量或体积的原始煤体中所含有的瓦斯量，也就是吸附和游离两种状态下瓦斯量的总和。直接法

测定和计算的损失瓦斯量、解吸瓦斯量和残存瓦斯量这三部分之和即为煤层原始瓦斯含量。

间接法测试瓦斯含量的计算

间接法测试的瓦斯含量为游离瓦斯含量和吸附瓦斯含量之和即：

式中:Xx—吸附瓦斯含量，m3/t；Xy—游离瓦斯含量，m3/t。二瓦斯含量测定方法（间接法）二瓦斯含量测定方法（间接法）二瓦斯含量测定方法（间接法）间接法测试瓦斯含量的计算游离瓦斯量（Xy）式中：V—单位重量煤的孔隙容积，m3/t；

P—瓦斯压力，MPa；

T0—标准状况下；

T—瓦斯绝对温度，K；

ζ—瓦斯压缩系数；

Xy—煤的游离瓦斯含量，m3/t（标准状态下）二瓦斯含量测定方法（间接法）间接法测试瓦斯含量的计算煤吸附瓦斯含量（Xx）式中：a,b——吸附常数；P——煤层瓦斯压力，MPa；t0——实验室测定煤的吸附常数时的试验温度,℃；t——煤层温度，℃；n——相关系数；A——煤中灰分，%；W——煤中水分，%；Xx——煤的吸附瓦斯含量，m3/t（标准状态下）。煤的工业分析及吸附常数是间接法测定瓦斯含量的基础数据HCA高压容量法瓦斯吸附装置5E-MAG6600全自动工业分析仪二瓦斯含量测定方法（间接法）煤的工业分析及吸附常数是间接法测定瓦斯含量的基础数据二瓦斯含量测定方法（间接法）游离量吸附量祁南煤矿72煤层瓦斯压力分布规律祁南煤矿72煤层瓦斯含量变化规律二瓦斯含量测定方法（间接法）二瓦斯含量测定方法（间接法）基本原理取样装入密封罐中解吸2h达到新的动态平衡瓦斯含量=损失量+解吸量+残存量二瓦斯含量测定方法瓦斯解吸仪示意图解吸瓦斯量计算二瓦斯含量测定方法图2-26真空脱气装置示意图粉碎前脱气，分别在常温和加热至95-100℃恒温进行真空脱气，直至30min内泻出瓦斯量小于10cm3为止；粉碎后脱气，将煤样放入球磨罐中密封破碎，之后进行真空集气。残存瓦斯量计算二瓦斯含量测定方法损失瓦斯量的计算：法与成线性关系

式中:a、b为待定常数，当时，，a值即为所求的损失瓦斯量。二瓦斯含量测定方法损失瓦斯量的计算：幂函数法

式中：Vs—煤样损失瓦斯量，cm3；T0—煤样暴露时间，min。损失瓦斯量的计算：幂函数法

式中：qt—时间t对应的瓦斯解吸速度，cm3/min；q0—时的对应的瓦斯解吸速度，cm3/min；t—包括取样时间T0在内的瓦斯解吸时间，min；n—瓦斯解吸速度衰减系数，0<n<1。二瓦斯含量测定方法煤层自然瓦斯成分计算式中：A(N2)、A(CH4)、A(CO2)—分别为扣除空气后各种气体组分的浓度，%。二瓦斯含量测定方法二瓦斯含量测定方法直接法测试瓦斯含量的计算含有空气解吸、损失气体或脱出气体的体积式中：Vtn0—换算为标准状态下的气体体积，cm3；CO2—标准状态下氧的浓度，%。直接法测试瓦斯含量的计算各阶段煤样瓦斯含量计算式中：Xi—各阶段煤样瓦斯含量，cm3/g；m—煤样质量(分为空气干燥基和干燥无灰基)，g；Vi—各阶段某种气体体积，cm3。二瓦斯含量测定方法煤层的埋藏深度煤层和围岩的透气性煤层露头地质构造煤化程度地层的地质史水文地质条件三煤层瓦斯含量的主要影响因素褶曲构造断裂构造四煤的透气性描述透气性的描述

渗透率与透气性系数的换算关系详见下表。煤层透气性计算与测定方法透气性系数计算方法 透气性系数的测定与计算方法主要有两种：实验室测定法和现场测定法。实验室测定煤样的渗透性不能代表地下煤层的透气性能，因为试验室的煤样，在制备过程中煤的大裂隙已经发生了变化；同时煤层埋藏于地下深处，有地应力、煤层水分和在应力作用下煤中裂隙的闭合程度等诸因素的影响，其与试验煤样的透气性能差异甚大。煤的透气性描述钻孔径向流量法计算煤层透气性系数参数

根据钻孔流量法，煤层瓦斯径向流动的主要无量纲相似准数有流量准数与时间准数，其表达式为

式中：λ—煤层透气性系数，m2/（MPa2.d）；

q—t时刻的钻孔煤壁单位面积瓦斯流量，m3/（m2.d）；

r—钻孔半径，m；

Q—在时间t时的钻孔流量，m3/d；

p0

—原始煤层绝对瓦斯压力，MPa；

p1—钻孔排瓦斯时的瓦斯压力，一般为0.1MPa；

t—从瓦斯排放到测量瓦斯流量q时的时间间隔，d；

α—煤层瓦斯含量系数，m3/（m3.MPa0.5）；

X—煤层瓦斯含量，m3/m3；

p—煤层瓦斯压力，MPa。

流量准数与时间准数的关系为：

由于关系的复杂性，对于不同F0的取值范围，a，b的取值也不同。表中Y=A/λ，F0=Bλ，其中A，B可以通过测定得到的实际参数计算得到。从岩巷向煤层打钻孔测定煤层瓦斯压力和钻孔瓦斯流量。带入公式计算煤层的透气性系数。煤层透气性测定与计算步骤

我国部分矿井实测的煤层透气性系数见表。第四讲瓦斯抽采(开采)主要内容瓦斯抽放的相关法令瓦斯抽放的目的和意义矿井瓦斯抽放难易程度及效果评价指标矿井瓦斯的抽放方法的选择低透气性煤层瓦斯强化抽放技术钻进和封孔技术瓦斯地质图的绘制1.瓦斯抽放相关法令：“十二字方针”

2002年8月，国家煤矿安全监察局和中国煤炭协会，为贯彻落实国务院关于安全生产的一系列重要指示和国务院《关于黑龙江省鸡西矿业集团公司“6.20”特大瓦斯事故的通报》精神，召开了全国煤矿瓦斯防治现场会议，在这次会议上作出了向全国煤矿贯彻落实“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针的重要决定。“先抽后采”是瓦斯治理的源头治本措施。先抽后采以风定产监测监控1.瓦斯抽放相关法令：《煤矿安全规程》《规程》145条。有以下情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统：（一）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m³/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m³/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。（二）矿井绝对涌出量达到以下条件的：1.大于或等于40m³/min；2.年产量1.0~1.5Mt的矿井，大于30m³/min；3.年产量0.6~1.0Mt的矿井，大于25m³/min；4.年产量0.4~0.6Mt的矿井，大于20m³/min；5.年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m³/min。（三）开采有煤与瓦斯危险煤层的。《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》、“十二字方针”等国家政令将瓦斯抽放法制化：高瓦斯高突煤矿抽与不抽瓦斯是守法与违法的问题。2.瓦斯抽放的目的和意义■目的：（1）预防瓦斯超限、确保矿井安全生产。（2）开采保护层并具有抽放瓦斯系统的矿井，应抽放被保护层的卸压瓦斯。（3）无保护层可采的矿井，预抽瓦斯可作为区域性或局部防突措施来使用。（4）开发利用资源，变害为利。2.瓦斯抽放的目的、意义■意义：(1)瓦斯抽放是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施。(2)瓦斯抽放能够解决矿井仅靠通风难以解决的难题，降低矿井通风成本。(3)瓦斯抽放能够利用宝贵的瓦斯资源。安全经济环保3.抽放瓦斯难易程度及效果评价指标煤层抽放瓦斯难以程度主要针对预抽方法而言，主要有钻孔流量衰减系数和煤层透气性系数两项指标，是用来衡量开采层瓦斯抽放难易程度的重要参数。根据这两项指标将未卸压原始煤层的抽放难以程度划分为三类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。容易<0.003>10可抽0.003—0.0510—0.1较难>0.05<0.1钻孔瓦斯流量衰减系数钻孔流量衰减系数表示钻孔瓦斯流量随时间延长呈衰减变化的系数。钻孔瓦斯流量与时间呈负指数分布。值越大，流量衰减越快，可抽性越差。

3.抽放瓦斯难易程度及效果评价指标煤层抽放瓦斯难以程度主要针对预抽方法而言，主要有钻孔流量衰减系数和煤层透气性系数两项指标，是用来衡量开采层瓦斯抽放难易程度的重要参数。根据这两项指标将未卸压原始煤层的抽放难以程度划分为三类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。煤层透气性系数煤层透气性系数是反映煤层瓦斯流动难以程度的标志，其物理意义是1m长的煤体上，其压力平方差为1MPa2时，通过1㎡煤体断面，1昼夜流过的瓦斯量m³。单位：㎡/(MPa2·d)1㎡/(MPa2·d)=0.025mD（毫达西）

1m1㎡AB3.抽放瓦斯难易程度及效果评价指标煤层抽放瓦斯难以程度主要针对预抽方法而言，主要有钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数两项指标，是用来衡量开采层瓦斯抽放难易程度的重要参数。根据这两项指标将未卸压原始煤层的抽放难以程度划分为三类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。类别钻孔瓦斯流量衰减系数d-1煤层透气性系数m2·MPa-2·d-1容易抽放＜0.003＞10可以抽放0.003~0.0510~0.1较难抽放＞0.05＜0.13.抽放瓦斯难易程度及效果评价指标先抽后采，到底抽到什么程度才可以进行采掘作业？一般用抽放率指标来衡量。根据《矿井瓦斯抽放管理规范》和《防治煤与瓦斯突出规定》，抽放率指标应符合以下规定：（1）预抽煤层瓦斯的矿井：矿井瓦斯抽放率应不小于20%，回采工作面瓦斯抽放率应不小于25%；（2）邻近层卸压瓦斯抽放的矿井：矿井瓦斯抽放率应不小于35%，回采工作面应不小于45%；（3）采用综合抽放方法的矿井：矿井瓦斯抽放率应不小于30%。（4）煤与瓦斯突出矿井：预抽煤层瓦斯后，突出煤层含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量，无相关数据则必须把煤层瓦斯含量降到8m³/t以下或将瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。4.矿井瓦斯抽放方法的选择（1）瓦斯抽放的原则瓦斯抽放应具有明确的目的性减小风流瓦斯，消除工作面瓦斯超限抽放被保护层卸压瓦斯预抽瓦斯消突开发利用瓦斯抽放要有针对性本煤层瓦斯涌出邻近层瓦斯涌出围岩和采空区瓦斯涌出做好抽放设计、施工和管理4.矿井瓦斯抽放方法的选择（2）抽放瓦斯的方法分类抽放方法适用条件工作面抽放率%开采层抽采瓦斯未卸压抽放由岩巷向煤层打穿层钻孔突出危险煤层30~60煤巷工作面打超前钻孔高瓦斯煤层20~60由开采层机巷、风巷或煤门等上向、下向打顺层钻孔有预抽时间的高瓦斯煤层，突出煤层20~60由石门、岩巷、邻近层煤巷向开采层打穿层钻孔属“勉强抽放”煤层20，个别超过50地面钻孔高瓦斯“容易抽放”煤层、煤层埋深较浅20~30密封开采巷道瓦斯“容易抽放煤层”20~304.矿井瓦斯抽放方法的选择（2）抽放瓦斯的方法分类抽放方法适用条件工作面抽放率%开采层抽采瓦斯卸压抽放边掘边抽放高瓦斯煤层20~30边采边抽放高瓦斯煤层20~30人为卸压抽放（水力割缝、松动爆破、水力压裂、控制爆破等）高瓦斯“难以抽放”煤层20~30＜304.矿井瓦斯抽放方法的选择（2）抽放瓦斯的方法分类抽放方法适用条件工作面抽放率%邻近层抽放瓦斯卸压抽放由开采层机巷、风巷、中巷或岩巷等向邻近层打钻邻近层瓦斯涌出量大，影响开采层安全时40~80由开采层机巷、风巷、中巷等向采空区方向打斜交钻孔40~80由煤门打沿邻近层钻孔40~80在邻近层掘汇集瓦斯巷道邻近层瓦斯涌出量大，钻孔的通过能力满足不了抽放要求时40~80从地面打钻孔地面打钻优于井下时30~704.矿井瓦斯抽放方法的选择（2）抽放瓦斯的方法分类抽放方法适用条件工作面抽放率%采空区抽放围岩瓦斯抽放密封采空区插管抽放无自燃危险或采取防火措施时现采采空区设密闭墙插管或向采空区打钻抽采、预埋管抽放由岩巷两侧或正前向溶洞或裂隙带打钻、密闭岩巷进行抽放、封堵岩巷喷瓦斯区并插管抽放掘进顶板巷道向冒落拱打钻围岩有瓦斯喷出危险，瓦斯涌出量大或溶洞。裂隙带储存高压瓦斯时4.矿井瓦斯抽放方法的选择（3）抽放方法的选择依据抽放瓦斯方法选择主要根据矿井（或采区）瓦斯来源、煤层赋存状况、采掘布置、开采技术条件等综合确定。其原则为：

①瓦斯主要来源于开采层，则既可用钻孔抽放，也可以用巷道预抽，多数采用钻孔预抽法。②瓦斯主要来源于顶、底板邻近煤层，则可在开采层打穿层钻孔，或在邻近层巷道打钻孔抽放。③采空区涌出瓦斯较大，可用钻孔或密闭巷道抽放采空区瓦斯。

4.矿井瓦斯抽放方法的选择（3）抽放方法的选择依据抽放瓦斯方法选择主要根据矿井（或采区）瓦斯来源、煤层赋存状况、采掘布置、开采技术条件等综合确定。其原则为：

④煤层透气性差不易抽放时，则需采用卸压抽放（采掘卸压、人工卸压）方法。⑤掘进巷道遇到大量瓦斯涌出，而用通风方法难以解决，则可视其瓦斯来源预抽或边掘边抽煤（岩）层瓦斯。⑥煤层赋存较浅（小于400m），地面平坦，也可考虑垂直钻孔抽放开采层、邻近层或采空区的瓦斯。5.本煤层瓦斯抽放本煤层瓦斯抽放又称“开采煤层瓦斯抽放”，是指在煤层开采之前或采掘的同时，用钻孔或巷道进行该煤层的抽放工作，以减少煤层的瓦斯含量和回风流中的瓦斯浓度，确保煤层开采过程中的安全生产。（1）适用条件

①本煤层瓦斯含量较大，通风方法难以解决。②煤层透气性系数一般大于0.23㎡/(MPa2·d)，而单孔瓦斯流量也大于0.1m³/min，中厚煤层的预抽效果较好。③在采掘部署上，能保证抽放瓦斯的工程施工和2~5年的抽采时间。5.本煤层瓦斯抽放（2）分类

本煤层瓦斯抽放未卸压抽放巷道抽放钻孔抽放顺层钻孔穿层钻孔卸压抽放边抽边掘先抽后掘边采边抽强化抽放5.本煤层瓦斯抽放①穿层钻孔抚顺龙凤矿穿层钻孔抽放瓦斯示意图1-煤层；2-钻孔；3-钻场；4-运输大巷；5-封闭墙；6-瓦斯管路每隔30m掘一10m的钻场，每一钻场向煤层打3~5孔，呈扇形布置，中孔微仰，两侧平孔。孔间距小于于极限抽放半径，一般30~50m，钻孔直径70~100mm，穿层后进入顶板0.5~1m。抽放负压不超过14KPa。钻场封闭或插管封闭。5.本煤层瓦斯抽放①穿层钻孔煤层群穿层钻孔抽放瓦斯示意图5.本煤层瓦斯抽放①穿层钻孔网格式穿层钻孔布置5.本煤层瓦斯抽放预计抽放时间：当煤壁涌出系数K<0.0005（m3/m2.min）,可以不抽K=0.0005—0.0008（m3/m2.min），抽1.5aK>0.0008（m3/m2.min）,抽2a根据时间确定单个抽放有效距离：30个月—40m8个月—20m1—2个月<10m5.本煤层瓦斯抽放当钻孔的瓦斯流量下降到0.1m3/min以下时，认为已失去抽放价值，而此时煤层残余瓦斯压力约为0.2Mpa,由此暂定为0.2Mpa可作为不再进行抽放的临界压力。5.本煤层瓦斯抽放②顺层钻孔顺层钻孔抽放瓦斯示意图1-回风巷道；2-运输巷道；3-瓦斯管；4-抽放钻孔；5-回采工作面先掘运输巷道，掘进期间打顺层钻孔，回风巷及切眼形成后再抽放一段时间。优点：钻孔不在煤岩中施工，钻进施工速度快成本低，揭露煤层面积大。缺点：抽放时间短。主要技术参数：钻孔直径70~100mm，钻孔长度40~70m。钻孔间距5~20m，中低负压抽放。提高预抽效果的措施：大直径（阳泉300mm，3倍），提高负压（鹤壁10.6Kpa，0.25倍），交叉钻孔（焦作，0.4~1倍），强化增透等。5.本煤层瓦斯抽放②顺层钻孔盲区盲区盲区扇形布置管理不到位，容易形成较大的抽采盲区5.本煤层瓦斯抽放②顺层钻孔顺层交叉网状钻孔预抽煤层瓦斯方法5.本煤层瓦斯抽放②顺层钻孔顺层交叉钻孔布置（平煤十矿）交叉钻孔是由平行钻孔和斜向钻孔的组合。其特点是利用钻孔交叉时产生的相互影响影响，以提高煤层瓦斯抽放效果。技术参数：h1=0.8~0.9m，h2=1.1~1.4m，d=2.5或3m，钻孔直径75mm，钻孔深度70~90m。5.本煤层瓦斯抽放②顺层钻孔顺层钻孔和穿层钻孔比较穿层钻孔优点：a）由于抽放钻孔和开采煤层呈正交或斜交，钻孔穿透了煤层内的各分层及其层理，瓦斯容易进入钻孔。所以同一煤层和钻孔长度相同的条件下，穿层钻孔抽放瓦斯量大于顺层钻孔。b)可以利用开拓巷道提前打钻孔，赢得充分的预抽时间；对有突出危险的煤层可以避免石门揭煤和掘进煤巷采用其他麻烦的局部防突措施。c)一般在岩石中开孔，封孔质量可靠。顺层钻孔的优点：钻孔煤壁暴漏面积大，钻进效率高，成本低。采用未卸压抽放法抽放薄及中厚煤层时，一般优先考虑顺层钻孔布孔方式。突出煤层，可打穿层钻孔。5.本煤层瓦斯抽放③边掘边抽适用条件：适用于容易抽放瓦斯煤层，煤巷掘进工作面区域瓦斯涌出量较大（超过3m3/min）时。技术参数：巷帮钻孔主要应避开巷道周围松动圈，且处于巷帮煤体卸压范围内，钻孔封孔段长度应超过巷道松动圈范围。孔径75～100mm，孔长50～100m，钻场间距30～50m，每个钻场内布置2～4个孔，孔底距巷帮平距8～15m。封孔一般用膨胀水泥，封孔长度7~9m。应用说明：在鸡西穆梭矿掘进1.7～1.9m厚的煤巷时，掘进巷道瓦斯涌出达8.2m3/min，采用该方法后，抽出瓦斯5～7m3/min，巷道瓦斯涌出量降低60～70%。5.本煤层瓦斯抽放③边掘边抽☆适用条件：适用于煤与瓦斯突出危险煤层，用于消除掘进工作面突出危险性。☆技术工艺参数：巷帮钻孔主要应避开巷道周围松动圈，且处于巷帮煤体卸压范围内，钻孔封孔段长度应超过巷道松动圈范围。孔径75～100mm，孔长50～100m，钻场间距30～50m，每个钻场内布置2～4个孔，孔底距巷帮平距8～15m。☆应用说明：在淮南局各矿应用，潘三矿掘进巷道平均抽放瓦斯1.5m3/min，最高3.2m3/min，抽放率达35～50%,一年内累计安全掘进1080m，平均月进90m，最高115m，认为这是防治掘进过程中瓦斯超限和防治突出的治本措施。巷帮钻孔结合超前钻孔抽放瓦斯方法边掘边抽卸压瓦斯方法5.本煤层瓦斯抽放④边采边抽适用条件：适用条件：受回采工作面前方矿压变化的影响，回采工作面前方一段范围内，煤体被压碎松动卸压，该地段煤体内瓦斯会大量解吸，随着回采工作向前推进，此松动卸压地段也会不间断的向前移动。因此抽放该地段内的卸压瓦斯，会取得较好的效果。但顺层单一平行钻孔孔口，孔底与回采工作面距离相同，所以钻孔孔口与孔底同时被破坏，钻孔抽放松动卸压区内瓦斯的时间短。而交叉钻孔中的斜向钻孔或斜交钻孔，当孔底被回采工作面采过后，仍有部分钻孔段留在卸压煤体内抽放瓦斯，因而能取得较好的抽放瓦斯效果。技术参数：在抽放期间，要严格抽放瓦斯钻孔管理，发现钻孔大量漏气时，必须及时关闭，以免影响整个抽放系统的抽放负压及瓦斯浓度。应用说明：焦作九里山矿。5.本煤层瓦斯抽放④边采边抽6.邻近层瓦斯抽放保护层卸压瓦斯抽放6.邻近层瓦斯抽放保护层卸压瓦斯抽放1一卸压圈2一冒落圈3一开采煤层4－邻近煤层6.邻近层瓦斯抽放保护层卸压瓦斯抽放6.邻近层瓦斯抽放保护层卸压瓦斯抽放6.邻近层瓦斯抽放保护层卸压瓦斯抽放

阳泉四矿抽放上邻近层瓦斯回风巷布孔方式上向钻孔抽放邻近层，抽放负压与通风方向一致6.邻近层瓦斯抽放1、钻场设在开采层底板巷道内（主要岩石巷道）优点：可以抽放被保护层，预抽开采层，抽放时间长，且可以抽放开采层的采空区瓦斯2、钻场设在开采层顶板岩石巷道内优点：石门进入顶板、抽放效果更好6.邻近层瓦斯抽放3、高位巷道抽放法：布置在顶板破坏裂隙带，当顶板初次塌落后，邻近层及围岩内的瓦斯平衡受到破坏，由邻近层及围岩瓦斯沿裂隙向采空区流动，瓦斯高抽巷则可以将邻近层瓦斯抽出：走向高位巷和倾向高位巷走向：距回风巷1/3工作面长度，高出6—8倍采高倾向：1.5m间距，钻深8—10m6.邻近层瓦斯抽放邻近层间距：缓倾斜：上：120m下：80m急倾斜：上下60m间距<10m抽放效果较差7.抽放采空区瓦斯回风巷打钻抽放采空区瓦斯7.抽放采空区瓦斯高位钻场抽放采空区瓦斯☆技术工艺参数：抽放效果较好，但增加了斜巷钻场掘进量。钻场间距一般为50～60m，每个钻场打直径75mm的钻孔6个，终孔位置距回风巷12m左右，在冒落拱上方1～2m的老顶裂隙带内，钻孔长度约70m。☆应用说明：在水城矿区每孔抽放量为0.23～0.44m3/min，一个钻场抽放量平均约为2m3/min，抽放瓦斯浓度为35%，使上隅角瓦斯浓度从3%下降到0.76%。

7.抽放采空区瓦斯1.密闭抽放法：将采空区或采煤工作面的密闭经回风巷道（1—3m）深入10m2.插管抽放法：顶板冒落前直接插入采空区抽放3.向冒落拱上方打钻抽方法4.基本顶岩石中打水平钻孔抽放法：100m长，5—10距煤层顶板距离5.掘进顶板巷道抽方法8.人为卸压（强化）抽放方法水力割缝适用条件：中硬或软（打钻不自喷）的厚煤层，采用顺层上向孔及水平孔的煤层均可采用水力割缝强化抽瓦斯措施。技术工艺参数：钻孔布置参数与顺层预抽瓦斯钻孔相同。水射流参数为：水量10～15m3/h时，软分层中割缝，水压为8Mpa时，在钻孔两侧形成深0.8m、高0.2m的缝槽；在中硬煤层中，水压超过10MPa才能割出深0.4m的缝。应用说明：在鹤壁、白沙等矿试验应用。鹤壁