矿井瓦斯涌出量预测

矿井瓦斯涌出量预测第一节分源预测法据国家安全生产监督管理总局《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006），本矿井瓦斯涌出量的预测采用分源预测法。分源预测法的基本原理各瓦斯煤层在开采时，受采掘作业的影响，煤层及围岩中的瓦斯赋存平衡状态呗破坏，破坏区内煤层，围岩中的瓦斯将涌入井下巷道。井下涌出瓦斯的地点即为瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少，各瓦斯涌出源涌出瓦斯量的大小直接决定这矿井瓦斯涌出量的大小。根据煤炭科学研究总院辽林研究院的研究，矿井瓦斯涌出源、汇关系图如下：应用分源预测法预测瓦斯涌出量，是一煤层瓦斯含量、煤层开采技术条件为基础，根据个基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，计算回采工作面，掘进工作面，采区及矿井瓦斯涌出量。我矿开采3层煤，层间距较小，采用自上而下的回采顺序，为避免所有采煤工作面都在原始状态下开采，以减少采掘工作面瓦斯涌出量，矿井在K1开采的时候，首先回采K1煤层，在已开采K1煤层采动卸压影响范围内依次开采K3、K4煤层。因为K1煤层为全区可采，故在预测瓦斯涌出量时，可按如下公式计算：采煤工作面（K1号煤层）瓦斯涌出量q采=q1+q2式中：q采－采煤工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；q1－开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；q2－邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；薄及中厚煤层不分层开采时，开采层瓦斯涌出量q1q1=k1·k2·k3·.(W0-Wc)式中：q1—开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量，m3/t；k1—围岩瓦斯涌出系数，与围岩岩性、围岩瓦斯含量及顶板管理方法有关，一般按顶板管理方法取值。本矿井采用全部陷落法管理顶板，k1值取1.3。k2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，k2=1/η=1.03，η为工作面采煤率，矿井开采煤层属于薄煤层，工作面回采率取0.97；k3—采区内准备巷道预排瓦斯对开采层煤体瓦斯涌出的影响系数。采用长壁后退式采煤时，k3计算公式如下：式中：L—工作面长度，根据本矿井提供资料，均取100m；h—巷道瓦斯排放带宽度，m。据本矿井条件，查表取9m；k3=（100－2×9）/100=0.82m—开采层厚度，开采层K1煤层，厚度为1.02m；M—工作面采高，K1煤层采高为1.25m；Wo—煤的原始瓦斯含量，K1煤层瓦斯含量14.59m3/t；Wc—煤的残存瓦斯含量，m3/t；可近似地按煤在0.1MPa压力条件下的瓦斯吸附量取值，K1煤层的瓦斯残存值取为2m3/t。q1=k1·k2·k3·.(W0-Wc)=1.3×1.03×0.82×（1.02÷1.25）×（14.59－2）=11.3m3/t②邻近层瓦斯涌出量计算该矿井在开采K1煤层时，与之邻近煤层的瓦斯会向K1煤层开采空间涌出，其邻近层瓦斯涌出量为：式中：q2—邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；mi—第i个邻近层的煤厚，m；Mi—第i个邻近层工作面采高，m；W0i—第i个邻近层的瓦斯含量，m3/t；Wci—第i个邻近层的残存瓦斯含量，m3/t；Ki—第i个邻近层受采动影响的瓦斯排放率。ki=式中：hi—第i个邻近层与开采层的垂直距离，m；hp—开采层采动影响的岩层破坏范围，m；按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中附录六的方法计算。hp＝式中：γ—底板岩体平均容重，0.02MN/m3；H—采深，500m；L—工作面斜长，100m；RC—岩体抗压强度，取单轴抗压强度的0.15倍，为7.5MPa。=69.78m将上述参数代入公式，经计算得：K3=0.9573，K4=0.9175，K6=0.7872。再将上述各参数代入以下公式进行计算：经计算得：q2=22.32m3/tK1煤层采煤工作面的瓦斯涌出总量q采=q1+q2=11.3+22.32=33.62m3/tK1煤层采煤工作面相对瓦斯涌出量为33.62m3/t根据上述方法，同理可计算出其它煤层（K3、K4）工作面的瓦斯涌出量，其各煤层工作面瓦斯涌出量计算结果见表煤层瓦斯含量（m3/t）煤层均厚（m）采高（m）开采层涌出量（m3/t）邻近层涌出量（m3/t）工作面总涌出量（m3/t）K114.592.921.2511.322.3233.62K315.330.490.710.520.130.6K416.270.610.910.418.328.7（2）工作面瓦斯涌出量矿井回采工作面绝对瓦斯涌出量为：式中：—矿井工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；—第i个工作面日产量，吨；—第i个工作面相对瓦斯涌出量，m3/t。经计算：=（33.62×594.89+33.62×630.52）÷1440=28.61m3/min（3）掘进瓦斯涌出量（q掘）1、掘进工作面（K1煤层）瓦斯涌出量q掘=q3＋q4式中：q掘—掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；q3—掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量，m3/min；q4—掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量，m3/min。2、掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量q3＝D×v×q0×（2×－1）式中：D—巷道地面内暴露面的周边长度，K1煤层D＝2×0.51＝1.02m；V—巷道平均掘进速度，m/min，按煤巷掘进为0.00354m/min；L—巷道长度，500m；q0—煤壁瓦斯涌出强度，m3/（m2·min）。q0＝0.026〔0.0004（Vr）2+0.16〕×W0式中：Vr—煤中挥发分含量，6.165％；W0—煤层原始瓦斯含量，14.59m3/t。经计算q3＝0.163m3/min掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量q4＝S×v×γ×（W0－Wc）式中：S—掘进巷道断面积，6m2；V—巷道平均掘进速度，m/min，煤巷掘进为0.00354m/min；γ—煤的密度，1.55t/m3；W0—煤层原始瓦斯含量，14.59m3/t；Wc—煤的残存瓦斯含量，2m3/t；经计算q4＝0.414m3/min掘进工作面（C19煤层）瓦斯涌出量q掘=q3＋q4=0.163＋0.414=0.577m3/min5、各煤层掘进工作面瓦斯涌出量表2-3-3各煤层掘进工作面瓦斯涌出量表煤层瓦斯含量(m3/)煤壁瓦斯涌出量(m3/min)落煤瓦斯涌出量(m3/min)总涌出量(m3/min)K114.590.1630.4140.577K315.330.1710.4380.609K416.270.1820.4690.652（3）生产采区瓦斯涌出量式中：—生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；

—生产采区内采空区瓦斯涌出系数；对于近距离煤层群，取1.35。

—第i个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；

Ai—第i个回采工作面的日产量，t；

—第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；

Ao—生产采区平均日产量，t。q区=1.35*﹝（33.62×594.89+33.62×630.52）+1440*0.34﹞/1225.39=45.93m3/min四、矿井瓦斯涌出量式中：q井—矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；

—第i个生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；

—第i个生产采区平均日产量，t；

—已采采空区瓦斯涌出系数，对于近距离煤层群取1.3。q井=1.3*1225.39*45.93/1225.39=59.7m3/t经计算全矿井瓦斯涌出量q井=59.7m3/t，考虑到区域瓦斯涌出的不均衡性，利用分源预测法预测的各区域的瓦斯涌出量