CQ0ln???1?c222m(P1?Py)2 （1-63）
式中 ?——透气性系数，m/MPa?d；
?1——测压孔M1距排放孔Mc的距离，m；
?c——排放孔半径，m；
Q0——当大气压等于0.101325MPa(1atm)时的钻孔流量，m3/d； m——煤层厚度，m；
py——排放钻孔瓦斯压力，py?0.101325MPa； p1——测压孔绝对瓦斯压力，MPa； C——系数，C?1.634?10?3。
3） 实例。抚顺龙凤矿-460m水平№10钻场测定煤层透气性系数?，?c?0.055m,?1=9.5m,
p1?4.66?0.101325MPa,p2?4.27?0.101325MPa,m?6.0m,Q0?2292m3/d,py?0.101325Mpa。将
上述数值代入式1-63，得：
9.50.055?14.98m2/MPa2?d ?1??2222m(P6.0?(0.47217?0.101325)1?Py)CQ0ln1.634?10?3?2292?ln同理算出?2?18.7m2/MPa2?d;取均值??(?1??2)/2?16.84m2/MPa2?d。
2. 径向不稳定流动测算法； 1） 测定方法：
（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）。
（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）。
（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，测定钻孔瓦斯流量，记录
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：
b2） 计算公式： Y?aF0 （1-64）
?1?c式中 Y——流量准数，无因次，其计算公式（1-65） F0——时间准数，无因次，其计算公式（1-67）
a、b——系数，无因次，见表1-20
q?1 （1-65） Y?2?(p0?p12 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），m/m?d，其计算公式
（1-66）
?1——钻孔半径，m
?——透气性系数，m/MPa?d；
p0——煤层原始绝对瓦斯压力（表压力值），MPa p1——钻孔内瓦斯压力，p1?0.101325MPa
2232q?Qt2??1L3 （1-66）
式中 Qt——在时间t时的钻孔瓦斯流量，m/d L——钻孔长度，一般等于煤厚，m
F0? ?
1.54?tp0??21 （1-67）
式中 t——开始排放瓦斯到测量瓦斯比流量q的时间间隔，d
——煤层瓦斯含量系数，??Wh/p,其中Wh为瓦斯含量，单位m3/m3，p为瓦斯压
力，单位MPa
由于流量准数随时间准数变化，难以用一个简单公式表达，所以采用分段表达方法，有关透气性
系数?的计算及参数见表1-20。
公式 F0 -210～1 1～10 2 10～10 表1-20 透气性系数?的计算及参数 ? [?]计算公式 b 参数 ??AB1.391.6111.6412.561417.3??AB???F0b ??1.1AB1.25 10～10 323 ??1.83A1.14B??2.1A1.11B1.071910～10 5710～10
5 ??3.14AB114.4qr1 -0.38 A?212p0?p1 1.51 -0.28 B?4tp02ar 1 0.93 -0.20 A0.588 -0.12 Y? ? 0.512 -0.10 0.344 -0.065 F0?B? 3） 计算步骤：
（1） 根据测定所得参数，计算出A、B值。 （2） 一般选择[?]计算公式进行试算（时间t?1d时，可先用F0=1～10公式；时间在1d以上时，
可先用F0=10～10公式作第一次试算）。
2
3
（3） 把求出的?值代入F0?B?中，校验F0值是否在选用公式的范围内。如F0不在所选公式范
围，则根据计算出的F0值，另选公式计算，直到符合所选公式的范围为止。
4） 实例。已知PMPa,??13.194m3/m3?MPa0.5,?1?0.05m,Qt?3.53m3/d, 0?4.053L?3.5m,t?41d。求???
Qt3.53q???3.21m3/m2?d2??1L2?3.1416?0.05?3.5解： A?q?13.21?0.05??9.7767?10?3 2222p0?p14.053?0.1013251.54tp04?41?4.0531.5B???4.0569?10422??113.194?0.0535
由于时间较长，选择F0=10～10。
??2.1A1.11B1.11?3.9887?10?2m2/MPa2?d
检验 F0??B?1618.2
F0在103～105范围内，公式应用正确。故??3.9887?10?2m2/MPa2?d。
七．百米钻孔瓦斯流量衰减系数
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。
1. 测量方法：
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，测出其初始瓦斯流量q0,经过时
间t(10d以上）后，测其流量q即可。
2. 计算公式
根据钻孔瓦斯流量q?q0e?at衰减变化的关系
??lnq0?lnq （1-68） t式中 ?——百米钻孔瓦斯流量衰减系数；
q0——百米钻孔初始瓦斯流量，m3/min?100m；
q——经过t时间的百米钻孔瓦斯流量，m3/min?100m；
lnq0、lnq——为q0、q的自然对数； t——时间，d
八．瓦斯抽放率和可抽量计算 （一）瓦斯抽放率
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、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
表1-21 瓦斯抽放率计算公式 计算公式 矿井（采区）瓦斯抽放率 符号注释 ?k——矿井（采区）瓦斯抽放率，%； Qk——矿井（采区）瓦斯抽放量，Mm3/a； Qz——矿井（采区）总回风绝对瓦斯涌出量，Mm3/a 100Qk ?k?Qk?Qz单一煤层工作面瓦斯抽放率 ?d?100qgqg?qf ?d——单一煤层工作面（本煤层）瓦斯抽放率，%； qg——工作面瓦斯抽放量，m3/min; qf——工作面回风顺槽回风流中瓦斯量，m3/min 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，%； qn——邻近层瓦斯抽放量，m3/min; 100qn ?n?qn?qgl
（二）可抽量计算 1. 单一煤层
qgl——工作面回风顺槽回风流中瓦斯量，m3/min 100(Wh?Wc)b （1-69）
100?C式中 N——每吨煤瓦斯可抽量，m3/t;
C——丢煤百分率，%；
b——解吸瓦斯系数，一般取1； Wh——煤层瓦斯含量，m3/t;
N?Wc——煤层残存瓦斯含量，m3/t。
2. 多煤层
1） 对陷落的顶板邻近层
N?2） 对不陷落的顶板邻近层
100mbpcWh （1-70）
100?CmN?3） 对下邻近层
100mbmc(Wh?Wc) （1-71）
100?Cm
N?0.9100mbmc(Wh?Wc) （1-72）
100?Cm式中 bp——陷落邻近层的瓦斯放出系数，对距开采层15倍开采层厚度的邻近层取0.8，距开采层
15～30倍开采层厚度的邻近层取0.9；
mc——邻近层的厚度，m;
m——开采层的厚度，m;
bm——不陷落的邻近层的瓦斯放出系数，在实际计算时值取0.9。
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，见表1-22。
表1-22 瓦斯可抽量修正值 上 邻 近 层 下 邻 近 层 开采层至邻近 层距离与开采 煤 层 倾 角 （o） 层厚度之比 20以下 20～40 40以上 20以下 20～40 10 —— —— —— 0.6～0.7 0.3～0.4 20 —— —— 0.2～0.3 0.5～0.6 0.4～0.5 30 0.3 0.4 0.3～0.5 0.2～0.4 0.6～0.7 40 0.4 0.4～0.6 0.5～0.6 —— 0.4～0.5 50 0.6 0.5～0,7 0.5～0.6 —— —— 60 0.6 0.6～0.8 0.7～0.8 —— —— 70 0.8 0.7～0.8 0.6～0.7 —— —— 80 0.7 0.8 0.7～0.8 —— —— 90 0.7 0.7～0.8 —— —— —— 100 0.8 0.7～0.8 —— —— —— 110 0.8 —— —— —— —— 40以上 0.1～0.2 0.3～0.5 0.5～0.8 0.6～0.7 0.3～0.6 —— —— —— —— —— ——
第四节 抽放瓦斯系统
一. 选择抽放瓦斯系统的一般原则 （一） 系统分类
目前，我国抽放瓦斯系统一般分为地面钻孔抽放系统、矿井集中抽放系统和井下临时抽放系统三类。 （二） 选择原则
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为：
（1） 若煤层赋存较浅（＜800m），煤层较厚，或煤层层数较多，层间距较近，且首采层以为中、下
部煤层，地面又较平坦，可采用地面钻孔抽放系统。
（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。
（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场3~5m3/min，或采用加大
风量稀释瓦斯不经济时（如采掘工作面、岩石裂隙带、溶洞等），可采用局部抽放措施。
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检查、修理和维护等工作，而且影响着整个矿井的安全生产。 二． 井下临时抽放系统
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，其适用条件和特点为：
（一） 适用条件
（1） 局部瓦斯涌出量大或局部煤与瓦斯突出矿井； （2） 需抽放瓦斯的地方中小煤矿；
（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。 （二） 系统特点
（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；
（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；
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，抽放量数码显示等功能（该设备有关技术参数见表(1—23)。
表1—23 YD系列移动式瓦斯抽放泵 型 号 水封压力(Mpa) 耗水量(L/min) 最大抽气量(m3/min) 极限真空度(kPa) 电机功率(kW) 电压(V) 外形尺寸(m) 生产厂家 备注 30 4.5 81 11 2×1.05×1.3 35 7.5 81 15 380/660 2×1.05×1.3 2.7×1.32×1.46 2.7×1.32×1.46 YD-Ⅰ YD-Ⅱ 0.15 80 15.6 81 30 80 20.2 81 37 YD-Ⅲ YD-Ⅳ 煤炭科学研究总院瓦斯安全研究所 该系列产品被列为煤炭部100项技术推广项目 表1—24 YWB系列智能式瓦斯抽放移动泵 型 号 水封压力(Mpa) 耗水量(L/min) 最大抽气量(m3/min) 绝对压力(kPa) 电机功率(kW) 电 压 (V) 外形尺寸 (m) 生产厂家 备注 1.7×1.2×1.2 30 5 6.67 11 60 7.6 6.69 15 70 15.6 9.33 30 80 20.2 9.33 37 380/660 2.9×1.33×1.55 煤炭科学研究总院重庆分院 3.9×1.37×1.65 4.2×1.37×1.65 YWB-5 YWB-7 YWB-15 YWB-20 0.2～0.4 80 25 14.67 37 90 33.2 6.67 55 100 42 14.67 75 150 60 14.67 90 YWB-25 YWB-30 YWB-40 YWB-60 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）监测、安全控制等三大部分。该泵具有可移动、易安装、易操作、运行安全可靠和勿需专人值守等特点。该泵有关技术参数见表1—24。
三． 矿井集中抽放系统 （一） 适用条件
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。 （二） 系统特点
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。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、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，是优质的工业或民用能源。
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。 四． 地面钻孔抽放系统（略）
第五节 抽放瓦斯方法及钻场布置
一. 抽放方法分类
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，瓦斯抽放类型、方法、方式、适用条件见表1-33。