我国于2009年8月颁布的《防治煤与瓦斯突出规定》较之前的《防治煤与瓦斯突出细则》更立足于超前防治,防突的重点和关口前移,由局部防突转移到区域防突,重点强化区域防突措施。受河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所“井下注气驱替煤层甲烷机理及规律研究”试验研究的启发,本论文成功地将煤层注氮气沿孔长变化规律的研究应用于试验矿井。　　本文围绕注气沿孔长驱替/置换煤层甲烷效果的规律展开数值模拟和现场试验研究。基于达西渗流理论、菲克扩散理论、扩展Langmuir吸附理论以及气体状态方程,建立了多物理场耦合条件下的气体流动和置换解吸模型,利用 Comsol Multiphysics数值模拟软件进行了煤层注气沿孔长变化的数值模拟。在此基础之上,在石港煤矿井下开展了注气置换解吸煤层甲烷沿孔长变化规律的技术研究,考察了矿井“边注边抽”煤层瓦斯沿孔长置换/驱替的效果差异,得出了不同注气压力条件下,注气驱替/置换煤层甲烷效果沿孔长的变化规律。　　首先针对石港煤矿煤层注气的效果进行了考察,通过现场煤层注气试验得出影响钻孔注气驱替煤层甲烷效果的主要因素不仅包括煤层赋存条件,还取决于注气参数以及钻孔封孔方式。　　基于煤层渗流及扩散特点,建立了数学模型,利用Comsol Multiphysics软件进行了煤层注气沿孔长变化的数值模拟。结果表明,注气压力越小,孔内压力衰减梯度越大,沿孔长越往深部注气压力减少的越多;同时注气压力越高,孔内气压衰减梯度越小。无论是“边注边排”措施还是“边注边抽”措施,在相同的孔长处促排甲烷量均远大于单抽或单排措施,且措施时间越长,促排效率提高越大。　　在井下进行了注气促排瓦斯现场试验。结果表明:石港煤矿压风注气(0.65MPa)沿孔长的压力衰减梯度为0.23MPa/100m;注气促排煤层瓦斯沿孔长变化规律不仅与注气压力有关,还与注气时间有关;注气压力越大,煤层瓦斯含量沿孔长促排的递增梯度越小,注气时间越长,煤层瓦斯含量沿孔长促排的递增梯度越大。