3 932 六．煤 层 透气性系数 m/m•d ，其计算公式（1-66）
煤层透气性系数是煤层瓦斯流动难易程度的标志，煤层透气性系数 的测
——钻孔半径， m
1 算方法有径向稳定流动测算法和径向不稳定流动测算法等。
22
1. 径向稳定流动测算法
——透气性系数， m/MPa•d ；
1）测定方法：在石门见煤前，先打两个钻孔 M 、 M 测定瓦斯压力，待 p ——煤层原始绝对瓦斯压力（表压力值）， MPa
120 压力平衡后，在中间打一个排瓦斯钻孔 Mc 。因钻孔 Mc 涌出瓦斯使钻孔 Mc 与 p ——钻孔内瓦斯压力， p 0.101325MPa
11 测压钻孔 M 、 M 之间造成瓦斯压力变化，并测得钻孔 Mc 瓦斯流量 Q ，将 120 Q t q
（1-66）
测得的数据代入下式计算透气性系数 。此法简便，用于煤层透气性较大，打 2 L 1 完排放孔后即可明显看出 p 、 p 变化，不适于透气性较小的煤层。
123
式中 Q ——在时间 t 时的钻孔瓦斯流量， m/d
t 2）
计算公式：
L ——钻孔长度，一般等于煤厚， m
1
CQln 0 1.5
4 tp c0
（1-63）
F
（1-67）
220 m(P P) 21y1
22
式中 t ——开始排放瓦斯到测量瓦斯比流量 q 的时间间隔， d
式中
——透气性系数， m/MPa•d ；
——测压孔 M 距排放孔 Mc 的距离， m ；
——煤层瓦斯含量系数， W/p, 其中 W 为瓦斯含量，
11hh ——排放孔半径， m ； 33
单位 m/m ， p 为瓦斯压力，单位 MPa
c
由于流量准数随时间准数变化，难以用一个简单公式表达，所以采用
Q ——当大气压等于 0.101325 MPa(1atm) 时的钻孔流量，
0 分段表达方法，有关透气性系数 的计算及参数见表 1-20。
3 m/d ； 表 表 1 1- - 20
透气性系数 的 计 算及参数
m ——煤层厚度， m ； 公式
[ ] 计 算公式
b
参数
F
0 p ——排放钻孔瓦斯压力， p 0.101325MPa ；
yy
qr 1 1 1.61
AB 1.64 1 - - 0.38 A
- -2 2 22 10 ～ 1 p p 01
p ——测压孔绝对瓦斯压力， MPa ；
11 1.5
4tp 1.39
AB 0
2.56 B
1 - - 0.28 2
ar 3
C ——系数， C 1.634 10 。
1 1 ～ 10 1 1
1.25
4 3）
实例。抚顺龙凤矿-460m 水平№10 钻场测定煤层透气性系数，
1.1AB
0.93 - - 0.20 2 2
10 ～ 10 1
0.055m, =9.5 m , Fb
1.14
7.3
c10 1.83AB
A 0.588 - - 0.12 Y
1
23 23
10 ～ 10
p 4.66 0.101325MPa,p 4.27 0.101325MPa,m 6.0m,Q 2292m/d,p 2.1AB
120y1.11
1 0.512 - - 0.10 35 35 1.0714.4
0.101325 Mpa 。
将上述数值代入式 1-63，得：
10 ～ 10 3.14AB
F B
9.5 0.344 - - 0.065
1
CQln 3 57 57 0 1.634 10 2292 ln 10 ～ 10 0
0.055 22c
14.98m/MPa•d
12222
m(P P)6.0 (0.47217 0.101325) 1y 3）
计算步骤：
（1）
根据测定所得参数，计算出 A A 、B 值。
同理算出 18.7m2/MPa2•d; 取均值
2 （2）
一般选择[ ]计算公式进行试算（时间 t 1d 时，可先用 F = = 1 1 ～
022 ( )/2 16.84m/MPa•d 。
12 23 23
0 10 公式；时间在 1 d 以上时，可先用 F = = 10 ～0 10 公式作第一次
0 2. 径向不稳定流动测算法；
1）
测定方法：
试算）。
（1）
从岩石巷道向煤层打钻孔，记录钻孔方位角、仰角和钻孔在煤层（3）
把求出的 值代入F B 中，校验 F 值是否在选用公式的范
00 中的长度、钻孔进入煤层和打完煤层的时间，取平均值作为打钻时钻孔开始排放瓦斯时间（年、月、日、时、分）。
围内。如 F 不在所选公式范围，则根据计算出的 F 值，另选公 00 （2）
封孔测定瓦斯压力，上表前要测定钻孔瓦斯流量，记录流量和测
定流量时的时间（年、月、日、时、分）。
式计算，直到符合所选公式的范围为止。
（3）
上升到煤层真实压力或压力稳定后，卸下压力表排放瓦斯，测定 4）
实例。已知
钻孔瓦斯流量，记录 330.5 P 4.053MPa, 13.194m/m•MPa, 0.05m,Q 3.5 01t 每次瓦斯流量和测定时间。
煤层透气性系数测定方法如图 1-12 所示：
L 3.5m,t 41d 。求 ?
b
2）
计算公式：
Y aF
（1-64）
0 Q3.53
t32 式中
Y ——流量准数，无因次，其计算公式（1-65）
q 3.21m/m•d
2 L2 3.1416 0.05 3.5
1
F ——时间准数，无因次，其计算公式（1-67）
q 3.21 0.05
01 3 解：
A 9.7767 10
2222
p p4.053 0.101325
01 a 、 b ——系数，无因次，见表 1-20 1.51.5
4tp4 41 4.053 04
B 4.0569 10 q 22
1 13.194 0.05
Y
（1-65）
122
(p p 01 35 35
由于时间较长，选择 F = = 10 ～ 10。
0
式中
q ——在排放时间为 t 时钻孔壁单位面积的瓦斯流量（即比流量），1.111.11 222 2.1AB 3.9887 10m/MPa•d
100m c N bW
（1-70）
ph 100 Cm 检验
F B 1618.2
0 2）
对不陷落的顶板邻近层
100m
F 3 3 在 10 5 5 ～0 10 范围内，公式应用正确。故 3.9887 2 2 10m 2 /MPa•d 。
N c b(W W)
（1-71）
0mhc 100 Cm
七．百米 钻 孔瓦斯流量衰减系数
3）
对下邻近层
百米钻孔流量衰减系数，是衡量煤层预抽瓦斯难易程度的一种指标，它反 100m c N 0.9b(W W)
（1-72）
mhc 映不受采动影响条件下，煤层内钻孔瓦斯流量随时间呈衰减变化的特性。
100 Cm
1. 测量方法：
式中
b ——陷落邻近层的瓦斯放出系数，对距开采层 15 倍开采层厚度
p 选
择有代表性、未受采动影响的煤层区域，向煤层打直径 75mm 的钻孔，测的邻近层取 0.8，距开采层 15～30 倍开采层厚度的邻近层出其初始瓦斯流量 q, 经过时间 t(10d 以上）后，测其流量 q即可。
0 取 0.9；
2. 计算公式 m ——邻近层的厚度， m;
c at
根据钻孔瓦斯流量 q qe 衰减变化的关系
0 m ——开采层的厚度， m;
lnq lnq
（1 1- - 68 ）
b ——不陷落的邻近层的瓦斯放出系数，在实际计算时值取 0.9。
0m t
式中
——百米钻孔瓦斯流量衰减系数； 应当指出，如果矿山地质条件和矿山技术条件发生变化，确定邻近层瓦斯可抽量用这种方法在实际计算中可能产生较大误差，因此，必须附加一修正值，3 q ——百米钻孔初始瓦斯流量， m/min•100m ；
0 见表 1-22。
表 表 1-22
瓦斯可抽量修正值 值
3
q ——经过 t 时间的百米钻孔瓦斯流量， m/min•100m ；
100QQ ——矿井（采区）瓦斯抽放量， Mm/a ； 开采层至邻近 上 邻 近 层
下 邻 近 层
层距离与开采 煤 层 倾 角 （º）
lnq 、 lnq ——为 q 、 q 的自然对数；
00 层厚度之比 20以下 20～40 40以上 20以下 20～40 40以上
t ——时间， d
10
—— —— —— 0.6～0.7 0.3～0.4 0.1～0.2
20 —— —— 0.2～0.3 0.5～0.6 0.4～0.5 0.3～0.5
八．瓦斯抽放率和可抽量 计 算
30 0.3～0.5 0.3 0.4 0.2～0.4 0.6～0.7 0.5～0.8
（一）瓦斯抽放率 40 0.4～0.6 0.4 0.5～0.6 —— 0.4～0.5 0.6～0.7
瓦斯抽放率是指矿井、采区或工作面的瓦斯抽放量占相应瓦斯涌出量或瓦 50 0.5～0,7 0.5～0.6 0.6 —— —— 0.3～0.6
斯储量的百分比，前者在生产实践中应用广泛更具有实际意义，它是衡量矿井、 60 0.6～0.8 0.6 0.7～0.8 —— —— ——
采区或工作面瓦斯抽放效果效果的主要标志。瓦斯抽放率的计算见表 1-21 70 0.7～0.8 0.6～0.7 0.8 —— —— ——
表 表 1 1- - 21
瓦斯抽放率 计 算公式
80 0.7～0.8 0.7 0.8 —— —— ——
计算公式 符号注释 90 0.7～0.8 0.7 —— —— —— ——
100 0.8 0.7～0.8 —— —— —— ——
——矿井（采区）瓦斯抽放率，%；
k 矿井（采区）瓦斯抽放率 110 0.8 —— —— —— —— ——
3
kkk Q Q
kz3 Q ——矿井（采区）总回风绝对瓦斯涌出量， Mm/a
第四节
抽放瓦斯系统
z 一 .
选择 抽放瓦斯系 统 的一般原 则
——单一煤层工作面（本煤层）瓦斯抽放率，%；
d 单一煤层工作面瓦斯抽放率 （一）
系统分类
100q 目前，我国抽放瓦斯系统一般分为地面钻孔抽放系统、矿井集中抽放系统 3 q ——工作面瓦斯抽放量， m/min;
g
gd 和井下临时抽放系统三类。
q q gf3 （二）
选择原则
q ——工作面回风顺槽回风流中瓦斯量， m/min
f
选择抽放瓦斯系统，主要根据煤层赋存、地形条件、总体规划状况，矿井
瓦斯涌出特点和采煤方法等因素综合分析确定。抽放瓦斯系统的选择基本原则 ——工作面（有邻近层）瓦斯抽放率，%；
n 工作面（有邻近层）瓦斯抽放率 为：
（1）
若煤层赋存较浅（＜800m），煤层较厚，或煤层层数较多，层间距
3 100q q ——邻近层瓦斯抽放量， m/min;
nn
n 较近，且首采层以为中、下部煤层，地面又较平坦，可采用地面钻 q q ngl3 孔抽放系统。
q ——工作面回风顺槽回风流中瓦斯量， m/min
gl （2）
若煤层透气性较低，地面地形条件复杂，不适宜采用地面钻孔抽放，
则应设立矿井集中抽放系统。
（二）可抽量计算 （3）
不具备建立全矿井抽放瓦斯系统的矿井，个别区域瓦斯涌出量达到
1. 单一煤层 3 场 3~5m/min，或采用加大风量稀释瓦斯不经济时（如采掘工作面、 100 岩石裂隙带、溶洞等），可采用局部抽放措施。
N (W W)b
（1-69）
hc 100 C 在选择管路系统时，应根据抽放层位或钻场的分布、地面地形或井下巷道 3 布置、利用瓦斯的要求，以及发展规划等状况，全盘考虑，避免和减少以式中
N ——每吨煤瓦斯可抽量， m/t;
后在主干系统上频繁改动。瓦斯管路系统的选择是地面或矿井瓦斯抽放工 C ——丢煤百分率，%； 作中的一项重要环节，选择是否合理，不仅直接影响着抽放费用和日常的 b ——解吸瓦斯系数，一般取 1； 检查、修理和维护等工作，而且影响着整个矿井的安全生产。
3 二．
井下 临时 抽放系 统
W ——煤层瓦斯含量， m/t;
h 井下临时抽放系统主要针对个别地点瓦斯涌出较大而采取的局部抽放措
3 施，其设备一般选用 YD和 YWB系列煤矿井移动式瓦斯抽放泵，其适用条件 W ——煤层残存瓦斯含量， m/t 。
c 和特点为：
2. 多煤层
（一）
适用条件
1）
对陷落的顶板邻近层 （1）
局部瓦斯涌出量大或局部煤与瓦斯突出矿井；
岩巷揭煤和煤巷 由岩巷向煤层大穿层钻孔； 高突出危险煤层、 10～30 （2）
需抽放瓦斯的地方中小煤矿；
掘进预抽 煤巷工作面打超前钻孔 高瓦斯煤层 10～30 （3）
采空区抽放、预抽、边采边抽及新区试抽放、瓦斯卸压抽放等。
由开采层机巷、风巷或煤门等打上 由预抽时间的高瓦斯 10～30
（二）
系统特点
未
向、下向顺层钻孔 煤层、突出危险煤层
（1）
投资少，可有效地解决井下个别地点瓦斯涌出量较大的矛盾； 开 卸
由岩巷、石门、邻近层煤巷等向开 属“勉强抽放煤层” 10，个别
（2）
抽入设备少，系统简单、抽放泵体积小、移动方便、用途较广泛；
压 采区大面积 采层打穿层钻孔 超过 50 YD系列煤矿井下移动式瓦斯抽放泵具有瓦斯浓度检测，超限报警断电， 采 抽 预抽 地面钻孔 高瓦斯“容易抽放” 10
抽放量数码显示等功能（该设备有关技术参数见表(1—23)。
放 煤层，埋深较浅
层 密封开采层巷道 高瓦斯“容易抽放” 10
厚煤层
表 1—23
YD系列移动式瓦斯抽放泵 抽
边掘边抽 由煤巷两侧或岩巷向煤层周围打防 高瓦斯煤层、 10
型
号 YD-Ⅰ YD-Ⅱ YD-Ⅲ
YD-Ⅳ
护钻孔 突出煤层
水封压力(Mpa) 0.15 放
由开采层机巷、风巷等向工作面前 高瓦斯煤层 10～20
耗水量(L/min) 30 35 80 80 卸
方卸压区打钻
最大抽气量(m3/min) 4.5 7.5 15.6 20.2 压 边采边抽 由岩巷、煤门等向开采分层的上部 高瓦斯煤层 10～20
枀限真空度(kPa) 81 81 81 81 抽 或下部未采分层打穿层或顺层钻孔
电机功率(kW) 11 15 30 37 放 水力割缝、松动爆破 由开采层机巷、风巷等打顺层钻孔 高瓦斯“难以抽放” 20～30 电压(V) 380/660 水力压裂（预抽）
；由岩巷或地面打钻孔 煤层 ＜30 外形尺寸(m) 2×1.05×1.3 2×1.05×1.3 2.7×1.32×1.46 2.7× 1.32× 1.46
由开采层机巷、风巷、中巷等向邻
30～60
生产厂家 煤炭科学研究总院瓦斯安全研究所
近层打钻 邻近层瓦斯涌出量大
邻 卸
由开采层机巷、风巷、中巷等向采 、影响开采层安全时 30～60
备注 该系列产品被列为煤炭部 100 项技术推广项目 近 压 开采层工作面推过后 空区方向打斜交钻孔
层 抽 抽放上、下邻近层瓦 由煤门打沿邻近层钻孔 30～60 表 1—24
YWB系列智能式瓦斯抽放移动泵 抽 放 斯
邻近层瓦斯涌出量大
型
号 YWB-5 YWB-7 YWB-15 YWB-20 YWB-25 YWB-30 YWB-40 YWB-60
放 在邻近层掘汇集瓦斯巷道 、钻孔的通过能力满 30～60
水封压力(Mpa) 0.2～0.4 足不了抽放要求时
从地面打钻孔 地面打钻优于井下时 15～40 耗水量(L/min) 30 60 70 80 80 90 100 150
采空区 开采层工作面推过后 密封采空区插管抽放 无自燃危险或采用防 15 最大抽气量 5 7.6 15.6 20.2 25 33.2 42 60 抽放 抽放采空区瓦斯 现采采空区设密闭墙或采空区打钻 火措施时 15 (m3/min) 抽放
绝对压力(kPa) 6.67 6.69 9.33 9.33 14.67 6.67 14.67 14.67 综
采用单一的抽放方式
电机功率(kW) 11 15 30 37 37 55 75 90
合 多种抽放方式相组合 效果较差时，应采用 40～80
电
压
抽 该种抽放方式
380/660
(V) 放
2.9×1.33×围岩
4.2×1.37 由岩巷两侧或正前方向溶洞或裂隙 围岩有瓦斯喷出危险
外形尺寸
(m) 1.7×1.2×1.2 3.9×1.37×1.65
1.55 瓦斯 ×1.65 带打钻、密闭岩石巷道抽放、封堵 ，瓦斯涌出量大或有
生产厂家 煤炭科学研究总院重庆分院 抽放 岩巷喷瓦斯区并插管抽放 溶洞，裂隙带储存高
压瓦斯时
备注
YWB系列智能瓦斯抽放移动泵主要包括：SK水环式真空泵、参数（抽 二.
抽放方法 选择
放量、抽放负压、抽放浓度、环境瓦斯浓度、泵的运行状态参数和供水参数等）
（一）
抽放方法选择原则
监测、安全控制等三大部分。该泵具有可移动、易安装、易操作、运行安全可矿井瓦斯抽放的类型和方法，可按下列因素考虑确定：
靠和勿需专人值守等特点。该泵有关技术参数见表 1—24。
（1）
为提高瓦斯抽放率，宜选用多种抽放方法相结合的综合抽放
三．
矿 井集中抽放系 统
方法。
（一）
适用条件 （2）
当井下采掘工作所遇到的瓦斯主要来自开采层本身，只有抽
当矿井瓦斯涌出量大，采用地面钻孔抽放瓦斯不经济，采用井下临时放开采层本身的瓦斯才能解决问题时，应采用开采层晚上瓦抽放方式不能有效解决瓦斯超限问题，则应建立矿井集中抽放系统。
斯抽放。
（二）
系统特点 （3）
煤层群条件下首采层开采时，来自邻近层的瓦斯占有很大比
矿井集中抽放瓦斯系统，是解决井下风流中瓦斯浓度高的有效措施。例威胁工作面安全生产，应采用邻近层瓦斯抽放。
它是在地面设置抽放泵房，由抽放泵房到井下，敷设主管、干管、分管（或（4）
工作面后方采空区瓦斯涌出量大，危害工作面安全生产或老
支管）至钻场钻孔，并设置相应附属设施所组成的专用管道系统，将采、采空区瓦斯积存量大，向邻近的回采工作面涌出瓦斯量多以掘工作面、采空区等地的瓦斯抽排至地面。其特点是能较有效地抽出部分及增大采区和矿井总排瓦斯量，应采取采空区瓦斯抽放。
或大部分煤层解吸瓦斯，减轻矿井通风负担，且抽出的瓦斯浓度较高，是（5）
对于瓦斯含量大的煤层，在煤巷掘进时，难以用加大风量稀
优质的工业或民用能源。
释瓦斯，可在掘进工作开始前对煤层进行大面积预抽或采取全国约 98％的抽放瓦斯矿井采用建立矿井集中抽放系统抽放瓦斯。
边掘边抽的方法加以解决。
四．
地面 钻 孔抽放系 统 （略）
（6）
对于煤层透气性较低，采用预抽方法不易直接抽出瓦斯，掘
第五 节
抽放瓦斯方法及 钻场 布置
进时瓦斯涌出量不很大而回采时有大量瓦斯涌出的煤层，可采用边采边抽或采用水力割缝、松动爆破和水力压裂煤体注一 一.
抽放方法分 类
酸等措施人为卸压后抽放瓦斯的方法。
按抽放瓦斯来源分类可分为开采层抽放、邻近层抽放和围岩抽放三类；抽（7）
若煤层赋存较浅（一般 600m 以内），煤层较厚，或煤层层数
放瓦斯方法可分为开采层未卸压抽放、开采层卸压抽放、邻近层抽放和围岩瓦较多，煤层瓦斯含量较高，地面施工钻孔条件较好，可采用斯抽放法四种；按抽放工艺（或钻孔布置）可分为多种抽放方式，瓦斯抽放类地面钻孔抽放。
型、方法、方式、适用条件见表 1-33。
（8）
若围岩瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂缝带储存有高压瓦斯并
表 1-33
瓦斯抽放类型、方法、适用条件
喷出时，应采取围岩瓦斯抽放措施。
抽放分类 抽放方式 适用条件 工作面抽放率 （二）
抽放方法选择
% 预抽 密闭，然后进
1.开采层抽放
钻孔施工简便
开采层瓦斯抽放分未卸压抽放法，采（掘）卸压抽放和人为卸压抽放法。
在底板开掘专钻场设于岩巷，避
1. 孔距：根据煤层透 1）
开采层未卸压抽放法。
用抽放巷，设钻揭穿突出煤层，系 钻孔 气性系数及抽放影
开采层未卸压抽放法适用于透气性较高的煤层，煤层透气性系数一般 底板 场向煤层打钻， 抽放巷 放时间长、抽放
响半径来定，宜采
22
要求大于 0.1m/MPad。开采层未卸压抽放法的布孔方式一般可分为穿层式
专用瓦斯抽进行密集网格小。但岩巷工程量
用密集钻孔，布孔 和沿层式两种，其优点分别为：
放 钻孔预抽 煤层具有一定透气
方式可采用“三花
（1）
穿层钻孔 巷预抽 严重，有一定倾角
孔”；
A．由于钻孔正交或斜交煤层，穿透了煤层的全部分层接触面，而沿 煤层，并在开拓开
2. 孔口负压：16000～ 这些接触面方向的透气性较垂直于这些层理和接触面方向的透气性为高，
可容许的预抽时间
46600pa 为宜，可 所以在煤层孔长相同的条件下，穿层钻孔抽出的瓦斯大于沿层钻孔抽出的
应用广泛的有效抽
根据煤层透气性及
瓦斯量。
利用石门设置钻场
瓦斯压力等加以调 B．可以利用开拓巷道提前打钻孔，赢得充分的抽放时间，对由突出
全、简便。预抽阶
整；
危险的煤层，可以避免石门揭煤和掘进煤巷时采用其它麻烦得局部防突出
（1）由石门向突出煤层，系统可
钻孔 3. 预抽时间：一般为 石门
措施。
煤层打穿层钻较小，但抽放与生
2～4 年；
C．一般在岩石中开孔，封孔较可靠。
孔抽放，预抽
扰，难以保证足
4. 封孔：可用水泥砂
（2）
沿层钻孔
未 一定时间后继间，适用于具有一
浆或膨胀水泥，封
A．钻孔揭露煤层的面积大。
卸
续掘进揭煤 有一定倾角的中厚
孔深 2～4m 即可
B．在煤层中打钻通常速度较快、成本低。
压
并要求生产接替不
因此，采用未卸压抽放法抽放薄及中厚煤层瓦斯时，一般优先考虑沿
抽 岩巷 可为石门揭煤创造
层布孔的方式。当煤层特厚或煤层突出危险性较大时，可打穿层钻孔。
放
揭煤与
1. 孔距：每隔 10m 左在掘进回采巷道的 2）
开采层采（掘）卸压法。
煤巷掘 右向煤层打钻； 一定时间对煤体 钻孔
开
进抽放 （2）由煤巷工 该方法除靠煤层天然透气性外， 2. 孔口负压：
主要靠采 约在一定程度上解
（掘）工作或人为采取措施， 煤巷
对周围煤体的卸压作用来实现抽放瓦斯得目的。该抽放方法得主要特点 采
作面打超前钻 10600～13300pa； 采中得瓦斯问题。
是：
层
孔抽放，预抽 3. 预抽时间：一般不抽干扰大，矛盾多
（1）
在薄及中厚煤层条件下，鉴于采掘工作对开采层本身的卸压 瓦
一定时间后继小于 6 个月； 孔施工困难，在生
范围较小，且卸压区得位置随采掘工作面推进而变化，所以同时起作用的 斯
续掘进 4. 封孔：膨胀水泥或张，预抽不充分的 抽放瓦斯孔数少，且钻孔服务期短。
抽
聚胺脂，封孔深度采用。
（2）
在分层开采厚煤层条件下，向开采分层上下各未采分层打钻 放
8m 左右
抽瓦斯时，由于煤体充分卸压松动，在其中产生大量裂隙，且大面积与采
1. 煤巷间距：取 20～煤巷暴露面积
40m; 果较好，但需预掘
空区相连，为此，只有在煤层厚度特别大（＞10～20m）时，该效果才会
抽放巷
预先掘出
较好。
密闭
回采面 2. 孔口负压：约工程量大，维护困
巷道 回采巷道加以 密闭巷顺槽
（3）
开采层采（掘）卸压抽放瓦斯，因卸压范围小，抽放时短，
6500～10000pa； 斯没有解决，仅适
可作为辅助抽放方法应用。在特厚煤层条件下，利用该法可取得较好的效
3. 抽放时间：一般不底板条件好，突出
行预抽
果。
小于 6 个月； 临时解决瓦斯问题
（4）
人为卸压抽放，单一低透气性高瓦斯含量煤层的瓦斯抽放是
4. 密闭：设 2 道密闭
煤矿瓦斯抽放的最困难问题，人工卸压抽放瓦斯法的基本原则为：
1. 孔底间距：20～ A．从煤层中提取部分物质，形成空洞使煤体卸压、扩大原有裂隙，
未 30m，扇形孔；
并产生新裂隙以提高煤体透气性。
卸 2. 孔口负压：预抽阶适用于有一定倾角
2
B．在有自由面得情况下，使煤体膨胀、变形，以提高煤层的透气性。
3
压 段 13000～
1
由煤门或重的厚及特厚煤层
C．在煤体无自由面得情况下，改善煤中裂隙得分布情况，使煤体中
抽 20000pa；采上分层
4
联络眼钻场向
1.顺层钻孔； 2.上分层； 层开采的特厚煤层
产生透气性良好得贯通裂隙，以提高整个煤层的透气性。
3.下分层；4.煤门或联络巷
放 后可降为 5300～顺层 煤层打顺层钻 前预抽、边采边抽
按上述原则，国内外所采用的措施为：
10000pa；
钻孔 孔进行预抽，对的采空区瓦斯，抽
a．水力压裂：在钻孔揭穿煤层处注入携带支撑剂（一般为石英砂）
3. 抽放时间：预抽阶预抽 于特厚煤层可效果好，但需揭煤
的高压水，在一定时间后瞬时卸压，如此反复卸压，使煤体在一定范围内
段≮6 个月，并贯
实现卸压抽 难以解决，钻空及
形成无数微小裂隙，并由支撑剂支撑其微裂缝而增大煤层透气性。
开 穿上分层开采的始
及采空区抽 难，系统可靠性差
b．水力割缝：利用高压水流射向煤体，掏出部分煤炭，形成卸压裂 采 终进行卸压抽； 分层后，抽放浓度
隙以提高抽放效果。
层 4. 封孔：聚胺脂或膨 c. 高压水射流扩孔：采用高压水射流，扩大预抽钻孔的直径，增加 瓦 胀水泥，封深 7～ 煤层暴露面积，增大钻孔卸压范围，降低地应力，提高低透气煤层的抽放 斯 10m
效果。
抽 边掘 1.抽放间距：40～60m，利用煤巷掘进动压
钻孔
d. 松动爆破：在钻孔见煤层段装入炸药引爆，使之扩大孔径和使煤 放
边抽 孔长 45～65m； 可基本解决掘进瓦
煤巷
由煤巷两侧每
体部分膨胀变形增大透气性。
2.孔口负压：根据巷道高打钻及封孔工艺要
钻孔
隔一定距离掘 e. 煤体物化处理：一般用酸来溶解煤杂质中的碳酸盐，以提高煤层 采 度及钻孔与巷道间平行统可靠性较低，适
一钻场，向掘
的透气性。
动 距离确定，5870～厚煤层预抽不充分
进方向打钻孔 开采层瓦斯抽放方法及钻孔布置方式、适用条件见表 1-34。
卸 50400pa 煤巷掘进瓦斯问题
抽放
压 3.封孔：膨胀水泥，封深 表 表 1 1- - 34
开
采
层
抽
放
瓦
斯
方
法
及
钻
孔
布
置
方
式
抽 7～9m
抽
放
类
型
抽放方法及布 图
示
有
关
参
数
适
用
条
件
及
评
述
2
⑴由运输或回 1 孔距：10～20m 利用回采动压增
1
孔方式
风顺槽向煤层 2.孔口负压：
6700～性，可大大提高抽
打钻，随着回 10700pa 打钻及封孔较困难
3
边采
1.钻孔； 2.回风巷； 3.顺槽
采面的推进，可 3.抽放时间：随工作面推受限，适用于局部
边抽
起到预抽及采进逐一报废； 间紧，用预抽不能
动卸压抽的 4.封孔：可用膨胀水泥，预抽不充分的回采作用 封深 5～8m 分层打顺层钻
1.孔底；打至离上分层底 采空区抽放瓦斯的方法较多,选择适宜的抽放方法的同时,更应注意合理
板 1～2m 处； 可实现预抽、 的钻孔布置方式 边采边抽和 .
⑵由石门或底 2.孔口负压：预抽阶段上分层采空区的抽放， 1.
采空区瓦斯抽放布孔原则 时间
1
板岩巷向开采 13300～20000pa；采上分长，效果好、系统可靠。但终 1) 瓦斯抽放钻孔或插管应布置在采空区回风侧(压能低)位置,以便利 2
层下部未采分 3 层后可降为 4000～孔位置难以掌握，采过上分层 用通风压力及采空区内漏风对瓦斯起运移作用,以便提高瓦斯抽放
层打钻抽放（可
1.钻孔； 2.上分层顺槽；3.石门
6700pa； 后抽放浓度可能急剧下降，适 浓度和效果.
实现预抽和卸 3.抽放时间：保证一定预用于透气性较低，有一定倾角 2) 向采空区(冒落后)插管或打钻孔抽放瓦斯,并利用瓦斯密度小的特 开 压抽的结合）
抽时间，直至上分层采完 的分层开采特厚煤层（煤厚 点,钻孔或插管应尽量偏向冒落带上部,以提高瓦斯抽放浓度. 采 4 封孔：水泥砂浆或膨胀 10～20m 以上）
3) 插管式钻孔蕊管周围应封闭严密,尽量减少外部空气漏入,有条件 层 水泥，封深 3～5m
地点(如老空区插管抽放),可设置均压密闭等.
边采
瓦 1.钻孔：扇形孔，孔底间 4) 采空区瓦斯抽放的孔口负压应适当,以瓦斯浓度满足要求为前提, 边抽 I3I-I 剖面 斯 2距 10～15m,每个钻场 并注意防止局部漏风引起煤炭自燃.
21
13
抽 4 20～30 个孔，沿上下分可实现预抽、边采边抽和 2.采空区瓦斯抽放的钻孔参数计算
⑶由煤门或联 5
I3 当采用斜交钻孔向采空区冒落拱上方打钻孔抽放时,钻孔倾角 可用下式
放 层打钻； 上分层采空区的抽放，效果
1.钻孔； 2.上分层工作面；3.顺槽；
4.煤门或联络眼； 5.未采的下分层
络眼钻场向开 2. 孔口负压：预抽好。但打钻及封孔施工困难， 计算: 采层上（下）
m•n•cos
10700～16000pa；卸压系统可靠性较低，适用于透气
tg( )
部尚未开采的 b n•m•ctg
4000～6700pa； 性较低，有一定倾角的分层开 3.抽放时间：保证一定预采特厚煤层（煤厚 10～ (1-75)
20m 以孔抽放 抽时间，直至上分层采完 上）
式中: α--- 煤层倾角,(º),沿煤层倾斜方向打钻孔时取正值,沿煤层仰斜方
4.封孔：聚胺脂或膨胀水 向打钻孔时取负值,倾斜长壁工作面取 α=0; 泥，封深 7～10m n --- 采高的倍数, n=4～11;
m --- 采高, m; 1.钻孔：沿层扇形钻孔，孔长 60～80m；2.水射流压力：7840～对煤体实施水力割缝，水人 ¢ --- 斜交角, (º); 水力割缝 11760kpa(软煤层取低值，硬煤层则取上限)；3.水射流流量：10～力压裂，松动爆破等人为卸压
为 3 b --- 煤柱宽度, m,采用矸石垛护巷,当矸石带宽度小于 12 m 时,取 b=0; 15m/h 措施后，可提高煤层透气性，
卸 当矸石带宽度大于 12 m 时, b 取 0.5 倍矸石带宽度;
1.钻孔：可丛抽放层的岩石平巷、下层的煤巷或岩石平巷向抽放层打使钻孔瓦斯流量大幅度增加，
压 3 φ--- 岩石冒落角, (º),可参照下表. 水力压裂 钻；2.水压：4900～17640kpa；流量：0.4～0.7m/min；3.封孔后应是单一低透气性高瓦斯煤层
抽 表 1-38 几种岩石冒落 φ 值
能承受 19600 kpa 的压力 的有效卸压方法，但人为卸压放措施工艺较复杂，成本较高， 层间岩性 砂岩及粉砂岩 泥质页岩
人 1.钻孔：150～200m；2.炸药：采用 8 号硝胺炸药；3.每个钻孔内装爆限于解决局部瓦斯问题。
岩石所占百分比 随着 ,% ≥80 50 40 50 60 ≥80
为 松动爆破 破筒数：2～3 个；4.爆破筒长：2.5m 该技术的发展和完善， 冒落角 φ 今后将 , º 50～55 60～65 65～70 60～65 65～70 70～80
卸 会得到普遍采用 钻孔孔底一般应位于直接顶上方 5～10 m 处;钻孔近似长度 L (m)按下
压 由于盐酸在运输、 式计算 泵注过程中 : 抽 L 利用盐酸（HCl）与煤体中的碳酸钙（CaCO 3 ）反应生成易溶解的氯化
酸洗煤层 的困难较多，腐蚀问题不好解 m•n 放 钙（CaCl
L
(1-76)
2 ）原理增大煤的孔隙率，从而提高其透气性 决，所以没有得到推广应用 sin( )•cos
式中: L --- 钻孔长度, m;
2.邻近层抽放 n --- 采高的倍数, n=4～11; 邻近层瓦斯抽放是国内外应用最广泛的抽放类型，就首采层与邻近层的相 m --- 采高, m; 互位置来看，通常把邻近层分为上邻近层和下邻近层两种，抽放上邻近层的效 β--- 钻孔倾角, (º) 果一般较下邻近层为好。
α--- 煤层倾角,(º)
1）邻近层瓦斯来源。
¢ --- 斜交角, (º). 邻近层瓦斯来源，一般是根据回采工作面开采过程中的瓦斯涌出变化来区 3.采空区抽放方式
1) 密闭老采空区抽放
分。开采初期的瓦斯涌出不大且比较平稳，可以认为是本煤层涌出的瓦斯 (Q); 1 (1) 设密闭墙插抽放管抽放
当工作面推进一段距离 (L) 后，瓦斯逐渐增加，随着老顶的冒落，瓦斯大量泄将回采完毕得采煤工作面有关巷道关闭,在回风巷道侧设抽放密闭进行抽放.
出而使其达到最高值 (Q), 则邻近层的瓦斯量近似为 Q Q Q 。
2321 (2) 向密闭的采空区打钻孔抽放
邻近层的瓦斯涌出，随着开采层工作面的推进，沿走向方向的变化，可划开采急倾斜煤层时,可从运输水平或回风水平的岩石平巷直接向采
分为几个带（见图 1-23）。正确掌握每个带的位置对邻近层抽放瓦斯的布孔角空区打钻抽.
度和间距有着重要关系。、 生产中,若开采层距岩石平巷较远,也可从下部煤层的巷道向采空 区打钻,抽放钻孔穿过采空区的地点,距运输水平的垂高一般按阶段高 2）邻近层的选择 度的 7/10 考虑.
邻近层的选择主要考虑岩层的卸压和瓦斯变化，邻近层的层位与开采层的钻孔倾角 β 和孔长 L 按下式确定: 0 距离、层间岩性、倾角等因素年，一般数值见表 1-35 从运输水平打钻时:
表 1-35 邻近层的可抽距离 0.7Hsinα
0 缓倾斜（25º 以下）
<120 <80 M－0.7H 0 cosα
煤层倾角 上邻近层 m 下邻近层 m tgβ= -------------
(1-77)
急倾斜（45º～90º）
<60 <60 0.7H 0
L=
--------
(1-78)
3）邻近层抽放方法及钻孔布置 0 sinβ
（1）邻近层抽放钻孔布置原则。
从回风水平打钻时:
A.钻孔的孔底要位于卸压带内，保证能有充足的瓦斯源进行抽放。
0.3Hsinα
B.钻孔孔口部分要严密不漏气，孔身位于未卸压的非裂隙带内。
0 tgβ= -------------
(1-79)
（2）抽放方法及钻孔布置。
M＋0.3Hcosα
抽放方法及钻孔布置方式见表 1-37 0
0.3H(三)采空区抽放 0 略·
L=
--------
(1-80) 1.巷道抽
0 1.人为卸压抽：①水力割缝②水力压裂
sinβ 2.加强预抽（时间 1.加强预抽（时间
③水力冲孔④煤体化学处理（注酸）
1.开采解放层
式中: H --- 阶段高度, m; 6 个月以上），厚煤 6 个月以上）
0 2.密集钻孔预抽（时间 1 年以上），厚煤 2.密集钻孔预抽（时间 1 年以上）
M
--- 孔口到开采层的法线距离, m; 层时穿层钻孔，中厚 2. 开采解放层
层时穿层钻孔，中厚及薄煤层顺层钻孔
α --- 煤层倾角,(º) 及薄煤层顺层钻孔
3.合理选择抽放方法； 3.合理选择抽放方法；
2) 预埋管抽放采空区瓦斯 4.合理布置开拓，开采几抽放巷道； 4.合理布置开拓，开采几抽放巷道；
开采缓倾斜煤层时,可采用在顺槽预埋管抽,利用配风巷向采空区打钻
5.边掘边抽； 5.合理选择钻场，钻孔间距；
抽. 6.边采边抽； 6.有条件时建立底板岩巷抽放系统；
3) 利用配风巷抽放采空区瓦斯 7.采空区抽：①由回风顺槽向煤层顶板裂隙带打钻抽；②由配风巷向煤 7.在多煤组条件下，对主采层抽放的同时，还应同时对受采动影响
4) 随采随抽采空区瓦斯 层顶板裂隙带打钻抽；③由回风顺槽直接向采空区打钻抽；④由岩石回 范围内其它煤层进行抽放；
随采随抽采空区瓦斯可分为两种类型,一种是用顶板裂隙钻孔抽采
风巷向煤层顶板裂隙带打钻抽；⑤由岩石回风巷向采空区打钻抽；⑥密 8.上邻近层抽放，煤层埋藏较浅，可采用地面钻孔抽；
空区瓦斯.另一种是直接在工作面回风顺槽预埋管抽. 闭老采空区抽； 9.边掘边抽；
该种方式抽放钻孔的布置形式有以下三种: 8.工作面长度>100m(倾斜～急倾斜煤层)，可设抬高钻场或增设中间巷 10.边采边抽；
1. 邻近巷道打钻孔抽放; 抽；工作面长度>150m(缓倾斜煤层)，工作面回风，运输顺槽应同时布 11.采空区抽：（同单一煤层采空区抽）；
2. 在钻场内向工作面上方打钻孔抽放; 孔抽； 12.穿层钻孔抽：①钻孔应向采空区方向略为偏斜；②在钻机能力范
3. 直接从回风巷向工作面上方打钻孔抽放. 9.穿层钻孔开孔点应按钻孔抽放半径沿工作面走向和倾斜方向均匀分布 围内，应穿透各抽放煤层；
5) 采空区抽放孔口负压及抽放率
10.合理选择钻场，钻孔间距； 13.下向钻孔抽；
表 8-7-41 采空区抽放孔口负压表 11.采用聚胺脂封孔； 14.穿层钻孔终孔点应钻透所抽煤层并进入岩层 1 米，钻孔沿工作面
抽放方式 抽放负压 KPa 抽放率% 12.封孔长度：岩石>3m,煤层>5m; 走向和倾斜方向均匀布孔；
密闭采空区隔离抽放 6.7～9.33 10～30 13.孔口负压宜>13Kpa,(>100 ㎜ Hg); 15. 工作面长度>100m(倾斜～急倾斜煤层)，可设抬高钻场或增设中
插管抽 1.3～5.33 10～15 14.选用新型高效钻机，打钻时有自喷孔和卡钻现象的煤层，可选用风 间巷抽；工作面长度>150m(缓倾斜煤层)，工作面回风，运输顺槽应
向冒落拱上方打钻孔抽 2.6～5.33 10～25 动钻孔； 同时布孔抽；
15.吨煤钻孔工程量应>0.12m; 16.缓倾斜近距离煤层群①巷道抽②“网格”布孔抽（即密钻孔抽）
在老顶岩石中打水平钻孔抽 2.6～5.3 10～20 16.抽放管路中设置自动放水器； 17. 采用聚胺脂封孔；
直接向采空区打钻抽 4.0～9.33 10～20 17.瓦斯管路中设置自动监控器； 18. 封孔长度：岩石>2m,煤层>5m;
顶板巷道抽 2.0～4.0 15～30 18.选用高负压、大流量新型抽放瓦斯泵。
19. 孔口负压：勉强抽放～较难抽放煤层>13Kpa,(>100 ㎜ Hg)；可以
地面垂直钻孔抽 20～26 15～30 抽放煤层>6.7Kpa,(>50 ㎜ Hg)；
20. 选用新型高效钻机，打钻时有自喷孔和卡钻现象的煤层，可选用风 3.围岩瓦斯抽放 动钻孔；
围岩瓦斯几乎全处于游离状态，且溶洞或裂隙对瓦斯流动的阻 21. 吨煤钻孔工程量应>0.1m; 力很小，所以抽放围岩瓦斯是较容易的。
22. 抽放管路中设置自动放水器；
围岩瓦斯抽放的关键是在于对矿井地质极造的准确分析和对 23.瓦斯管路中设置自动监控器；
围岩裂隙带或溶洞位置的准确预测，然后打钻或插管进行抽放。
24.选用高负压、大流量新型抽放瓦斯泵。
（四）综合抽放 2. 邻近层抽放钻孔间距
决定钻孔间距主要是根据钻孔的抽放影响范围。在一定条件下，上邻 一．
抽放 钻场 布置
近层的影响范围要大些，下邻近层要小些，远距离邻近层要大些。
(一）钻场（钻孔）的间距 1）
抽放影响距离 L，它是随开采层工作面的推移，瓦斯量逐渐增加，当
1. 开采层抽放钻孔布置 达到最大值后又逐渐下降，直至恢复到原来的水平，此时钻孔至回采 1）
沿倾斜布孔 工作面的距离为“抽放影响距离”。
以钻场和钻孔工作面水平所成的角度来划分，有上向孔、下向孔、水平孔 2）
有效抽放距离 L，当满足下列条件，工作面推过钻孔的距离称为“有
三种形式。
1 效抽放距离”。
三种形式的优缺点：
（1）
钻孔抽出的瓦斯浓度不应小于 30%。
（1）下向式钻孔瓦斯流量较大，可以加速排放瓦斯，但下向孔中易积水，（2）
回采工作面回风流中的瓦斯可以维持在允许限度之内。
打钻施工困难。
3
（3）
钻孔瓦斯流量不应小于一个常数，一般小到 0.3～0.5m/min
（2）上向式钻孔不会积水，瓦斯涌出量较均衡，但在相同条件下比下向以下时，即不再抽放。
孔略小。
3）
可抽距离 L，钻孔能够抽出瓦斯是在回采工作面采过钻孔一定距离后
（3）水平孔处于两者之间。
2 才开始的，这个距离称为“可抽距离”。
2）
沿走向布孔
钻孔的可抽距离，为设计布置采区内第一个抽放钻场位置提供了依据，而沿走向布孔的间距，决定于抽放瓦斯的影响范围，即抽放半径 B，而钻孔的有效抽放距离，决定着工作面的钻场个数。
影响范围的大小与煤质、瓦斯等诸因素有关。
钻场间距 M
M=K（L-L）
12 （1-81）
式中：K—— 抽放不均衡系数。见下表。
表 8-7-46
钻孔间距参数
有效抽放距离 可抽距离 合理孔距
层间距(m) K L(m) L(m) (m)
12 10 30～50 10～20 0.8 16～24 表 表 1 1- - 42
提高 矿 井瓦斯抽放率主要措施一览 表
措
别 上 20 40～60 15～25 0.8 20～28 类 单 一 煤 层 多 煤 层
邻 30 50～70 20～30 0.9 27～36 勉强抽放～较难抽放 可以抽放 勉强抽放～较难抽放 可以抽放 近 40 60～80 25～35 0.9 32～41
施 层 60 80～100 35～45 0.9 42～50 80 100～120 45～55 0.9 50～60 下 10 25～45 10～15 0.8 12～24 邻 20 35～55 15～20 0.9 18～32
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