1、第四講煤層瓦斯流動(dòng)及涌出規(guī)律安全工程專業(yè)核心課程中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院2013年3月程遠(yuǎn)平 教授李 偉 博士礦井瓦斯防治課程第四講課程目標(biāo)一、掌握煤層瓦斯流動(dòng)理論二、掌握煤層瓦斯涌出量預(yù)測方法三、掌握煤礦瓦斯等級(jí)鑒定方法章節(jié)提綱一、煤層瓦斯流場分類二、瓦斯流動(dòng)理論三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法四、煤礦瓦斯等級(jí)鑒定礦井瓦斯防治課程第四講第一部分 煤層瓦斯流場分類礦井瓦斯防治課程第四講煤層瓦斯流動(dòng)方式孔隙直徑為10-510-4，瓦斯流動(dòng)表現(xiàn)為自由擴(kuò)散或慢速的層流滲透孔隙直徑為10-4210-4 cm，瓦斯流動(dòng)為層流滲透孔徑大于 210-4 cm，瓦斯流動(dòng)表現(xiàn)為層流滲透或?qū)恿髋c紊流的混合過渡流孔隙直徑

2、小于10-5 cm，瓦斯流動(dòng)屬于分子擴(kuò)散孔徑小于310-7cm，出現(xiàn)瓦斯表面擴(kuò)散和固體中的擴(kuò)散一、煤層瓦斯流場分類煤層瓦斯流動(dòng)單向流動(dòng)示意圖1- 流線；2-等壓線；3-巷道單向流動(dòng)煤層瓦斯沿單一方向流動(dòng)，流線相互平行一、煤層瓦斯流場分類煤層瓦斯流動(dòng)形態(tài)徑向流動(dòng)示意圖1- 流線；2-等壓線；3-鉆孔徑向流動(dòng)等瓦斯壓力線為一組同心圓，瓦斯流線沿圓的徑向發(fā)展一、煤層瓦斯流場分類煤層瓦斯流動(dòng)形態(tài)球向流動(dòng)示意圖1- 揭開煤層的掘進(jìn)工作面；2-等壓線；3-流線球向流動(dòng)等瓦斯壓力線為一組同心球狀，瓦斯流線沿球的徑向發(fā)展一、煤層瓦斯流場分類煤層瓦斯流動(dòng)形態(tài)上述三種流動(dòng)是按照流場的空間流向分類的基本形式。在實(shí)際

3、煤礦中，由于煤層的非均質(zhì)性、煤層頂?shù)装鍘r性的多變性等自然條件的不同，實(shí)際井巷和鉆孔中的瓦斯流動(dòng)是復(fù)雜的，有時(shí)可能是幾種基本流動(dòng)的綜合。工程分類煤層中的位置流場類型備注巷道巷道高度 煤層厚度單向流動(dòng)開始為徑向流動(dòng)，排放一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)化為單向流動(dòng)巷道高度煤層厚度單向流動(dòng)鉆孔穿層鉆孔（包括地面鉆孔）徑向流動(dòng)順層鉆孔單向流動(dòng)開始為徑向流動(dòng)，抽采一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)化為單向流動(dòng)一、煤層瓦斯流場分類煤礦常見的流場分類按流場的穩(wěn)定性分類分類定義特點(diǎn)穩(wěn)定流場在穩(wěn)定流場中，任何一點(diǎn)的瓦斯流速、流向和壓力均不隨時(shí)間而變化，故而稱其中的瓦斯流動(dòng)為穩(wěn)定性流動(dòng)具有固定的瓦斯源；出口和入口的瓦斯壓力不隨時(shí)間而變化；煤層僅僅是瓦

4、斯流過的通道，所以流場各個(gè)點(diǎn)的瓦斯壓力也不變。非穩(wěn)定流場在非穩(wěn)定性流場中，流場中任何一點(diǎn)的瓦斯流速、流向和壓力都隨時(shí)間而發(fā)生變化，其內(nèi)的瓦斯流動(dòng)為非穩(wěn)定性流動(dòng)沒有固定的瓦斯源，煤層既是瓦斯的來源又是瓦斯流過的通道；隨著瓦斯的不斷流出，煤層內(nèi)瓦斯壓力不斷降低，流動(dòng)場不斷擴(kuò)大；各點(diǎn)的瓦斯壓力和壓力梯度也在改變。一、煤層瓦斯流場分類2成面后4d1成面后幾小時(shí)3成面后10d4成面后15d5面后55d6成面后150d （穩(wěn)定）煤層內(nèi)瓦斯流動(dòng)的穩(wěn)定過程就是煤壁瓦斯涌出速率的穩(wěn)定過程，這一過程受到多種因素的影響，主要有煤層瓦斯壓力梯度、煤層的透氣性、煤壁外的大氣壓力等，其中最關(guān)鍵的一個(gè)是煤層的透氣性。一、煤

5、層瓦斯流場分類按流場的穩(wěn)定性分類第二部分 瓦斯流動(dòng)理論礦井瓦斯防治課程第四講二、瓦斯流動(dòng)理論線性瓦斯?jié)B流理論認(rèn)為，煤層內(nèi)瓦斯運(yùn)移基本符合線性滲透定律達(dá)西定律（Darcys law）達(dá)西定律:v流速，m/s瓦斯動(dòng)力粘度系數(shù)，Pa sK 煤層的滲透率，m2dx 與流體流動(dòng)方向一致的極小長度，mdp 在dx長度內(nèi)的壓差，Pa非線性瓦斯流動(dòng)理論二、瓦斯流動(dòng)理論煤是一種典型的多孔介質(zhì)，根據(jù)氣體在多孔介質(zhì)中的擴(kuò)散機(jī)理的研究，可以用表示孔隙直徑和分子運(yùn)動(dòng)平均自由程相對(duì)大小的諾森數(shù)Kn：d孔隙平均直徑，m氣體分子的平均自由程，m擴(kuò)散分類諾森數(shù) KnKn10Kn0.10.1Kn10分類菲克型擴(kuò)散諾森型擴(kuò)散過渡性

6、擴(kuò)散瓦斯擴(kuò)散理論二、瓦斯流動(dòng)理論對(duì)于含瓦斯煤體來說，一般Kn 10，由于孔隙直徑遠(yuǎn)大于瓦斯氣體分子的平均自由程，因此擴(kuò)散是由于瓦斯氣體分子之間的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的，可以用菲克擴(kuò)散定律去描述。 J瓦斯氣體通過單位面積的擴(kuò)散速度，kg/(s m2) C/X沿?cái)U(kuò)散方向的濃度梯度Df 菲克擴(kuò)散系數(shù)，m2/sC 瓦斯氣體的濃度， kg/ m2菲克定律:瓦斯氣體分子在煤層內(nèi)有效擴(kuò)散系數(shù)：擴(kuò)散路徑因孔隙通道的曲折而增長，孔截面收縮使擴(kuò)散流動(dòng)阻力增大，實(shí)際擴(kuò)散通量減少。J瓦斯氣體在煤層內(nèi)的有效擴(kuò)散系數(shù)，m2/s有效表面孔隙率 曲折因子，為修正擴(kuò)散路徑變化而引入的。二、瓦斯流動(dòng)理論 瓦斯?jié)B透與擴(kuò)散理論認(rèn)為，煤層內(nèi)

7、瓦斯運(yùn)動(dòng)是包含了滲透和擴(kuò)散的混合流動(dòng)過程。煤層中存在相互溝通的裂隙網(wǎng)絡(luò)，沿著這些裂隙網(wǎng)絡(luò)，游離瓦斯流向低壓工作面，而煤體的滲透率與該裂隙網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)。與此同時(shí)，塊煤內(nèi)部的瓦斯解吸，向裂隙擴(kuò)散，因此煤層中瓦斯的滲透率和介質(zhì)的擴(kuò)散性共同決定了瓦斯的流動(dòng)狀況。 瓦斯?jié)B透-擴(kuò)散理論二、瓦斯流動(dòng)理論低雷諾數(shù)區(qū)，Re100 ，為紊流，慣性力占優(yōu)勢，流動(dòng)阻力和流速的平方成正比。多孔介質(zhì)中流動(dòng)狀態(tài)及其規(guī)律的變化非線性瓦斯流動(dòng)理論二、瓦斯流動(dòng)理論隨著煤層瓦斯流動(dòng)機(jī)理研究的深化，許多學(xué)者用流體巖石相互作用機(jī)制認(rèn)識(shí)煤層內(nèi)瓦斯運(yùn)移過程，充分發(fā)展和考慮地應(yīng)力場、地溫場以及地電場等地球物理場作用下的煤層瓦斯運(yùn)移耦合模型及

8、數(shù)值方法，使理論模型更能反映客觀事實(shí)，以及進(jìn)一步完善理論模型及測試技術(shù)和手段，成為當(dāng)今推動(dòng)煤層瓦斯?jié)B流力學(xué)向前發(fā)展的主流方向。地物場效應(yīng)的煤層瓦斯流動(dòng)理論第三部分 煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法礦井瓦斯防治課程第四講瓦斯涌出量指在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中從煤與巖石內(nèi)涌出的瓦斯量。它是確定礦井瓦斯等級(jí)、進(jìn)行礦井通風(fēng)計(jì)算等方面的依據(jù)。對(duì)應(yīng)于整個(gè)礦井的叫礦井瓦斯涌出量，對(duì)應(yīng)于翼、采區(qū)或工作面的，叫翼、采區(qū)或工作面的瓦斯涌出量。三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法基本概念q相對(duì)量，m3/t； 絕對(duì)量，m3/d; A日產(chǎn)量，t/d。相對(duì)瓦斯涌出量絕對(duì)瓦斯涌出量絕對(duì)瓦斯涌出量，在單位時(shí)間內(nèi)涌出的瓦斯量，單位 m3/min或 m

9、3/d；相對(duì)瓦斯涌出量，平均日產(chǎn)一噸煤同期所涌出的瓦斯量，單位 (m3/d)/t/d), 即 m3/t?；靖拍钊?、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法瓦斯涌出量的表達(dá)方法 計(jì)算出礦井在一定生產(chǎn)時(shí)期、生產(chǎn)方式和配產(chǎn)條件下的瓦斯涌出量，并繪制反映瓦斯涌出規(guī)律的涌出量等值線圖。 單位時(shí)間內(nèi)從煤層以及采落的煤（巖）體涌入礦井中的氣體總量，礦井進(jìn)行瓦斯抽放時(shí)包括抽放瓦斯量。 屬于絕對(duì)瓦斯涌出量？相對(duì)瓦斯涌出量？ 基本概念三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量預(yù)測瓦斯涌出的形式是指礦井瓦斯在時(shí)間、空間上的分布形式。普通涌出 長時(shí)間地、均勻地從煤體中涌出瓦斯。 特點(diǎn)：時(shí)間上：連續(xù)不斷 空間上：普遍存在

10、涌出強(qiáng)度：緩慢、均勻。特殊涌出礦井生產(chǎn)過程中，在某些特定地點(diǎn)、突然地于一段時(shí)間內(nèi)大量涌出 瓦斯的現(xiàn)象。特點(diǎn)：時(shí)間上：突然地、不均勻的間斷涌出 空間上：非普遍存在 涌出強(qiáng)度：產(chǎn)生動(dòng)力破壞。 特殊涌出分為瓦斯噴出和煤與瓦斯突出。煤層瓦斯涌出形式三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法(1)煤層和圍巖的瓦斯含量 煤層瓦斯含量越高，瓦斯涌出量也越大。單一的薄煤層和中厚煤層開采時(shí)，瓦斯主要來自煤層暴露面和采落的煤炭。對(duì)于煤層群或單一煤層附近有瓦斯含量較大的巖層，受采動(dòng)的影響，除了開采煤層涌出外，還有鄰近層的瓦斯通過裂隙涌出。在這種情況下，瓦斯涌出量會(huì)大于煤層瓦斯含量。例如淮南謝二、謝三兩個(gè)礦井，開采13號(hào)煤層，采區(qū)相

11、對(duì)瓦斯涌出量是該煤層瓦斯含量的1.581.73倍。 影響瓦斯涌出的因素自然因素 三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法(2)地面大氣壓變化地面大氣壓變化引起井下大氣壓的相應(yīng)變化，對(duì)于從煤層暴露面涌出的瓦斯量影響甚微，但對(duì)采空區(qū)或冒落處瓦斯涌出的影響比較顯著。當(dāng)?shù)孛娲髿鈮和蝗幌陆禃r(shí)，井巷空氣絕對(duì)壓力減小，采空區(qū)瓦斯積存區(qū)的氣體壓力不變，使得采空區(qū)與井巷的氣體壓力差增加，瓦斯會(huì)更多地涌入風(fēng)流中，使礦井的瓦斯涌出量增大。反之，礦井的瓦斯涌出量將減少。影響瓦斯涌出的因素自然因素 三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法 (1)開采規(guī)模 開采規(guī)模指開采深度、開拓與開采范圍和礦井產(chǎn)量。 在瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)開采的礦井，相對(duì)瓦斯涌出量與深

12、度無關(guān)。在甲烷帶內(nèi)，隨著開采深度的增加，相對(duì)瓦斯涌出量增大。 開拓與開采的范圍越廣，煤巖的暴露面就越大，因此，礦井瓦斯涌出量也就越大。 礦井產(chǎn)量與礦井瓦斯涌出量間的關(guān)系比較復(fù)雜，一般情況下： a.礦井達(dá)產(chǎn)之前 b.礦井達(dá)產(chǎn)后 c.開采工作逐漸收縮絕對(duì)瓦斯涌出量隨著開拓范圍的擴(kuò)大而增加，絕對(duì)瓦斯涌出量大致正比于產(chǎn)量。絕對(duì)瓦斯涌出量基本隨產(chǎn)量變化并在一個(gè)穩(wěn)定數(shù)值上下波動(dòng)。相對(duì)瓦斯涌出量，若瓦斯涌出主要來源于采落煤炭，影響不大；若瓦斯主要來源于采空區(qū)和圍巖，產(chǎn)量變化時(shí)，相對(duì)瓦斯涌出量有明顯變化。絕對(duì)瓦斯涌出量又隨產(chǎn)量的減少而減少，并最終穩(wěn)定在某一數(shù)值，這時(shí)相對(duì)瓦斯涌出量數(shù)值又會(huì)因產(chǎn)量低而偏大。 影響

13、瓦斯涌出的因素開采技術(shù)因素 三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法(2)開采順序與回采方法首先開采的煤層瓦斯涌出量大。采空區(qū)丟失煤炭多，回采率低的采煤方法，瓦斯涌出量大。頂板管理采用陷落法比充填法能造成頂板更大范圍的破壞和卸壓，鄰近層瓦斯涌出量就比較大?；夭晒ぷ髅嬷芷趤韷簳r(shí)，瓦斯涌出量也會(huì)大大增加。(3)生產(chǎn)工藝瓦斯從煤層暴露面(煤壁和鉆孔)和采落的煤炭內(nèi)涌出的特點(diǎn)是，初期瓦斯涌出的強(qiáng)度大，然后大致按指數(shù)函數(shù)的關(guān)系逐漸衰減;落煤時(shí)瓦斯涌出量大于其它工序。綜合機(jī)械化工作面推進(jìn)度快，產(chǎn)量高，在瓦斯含量大的煤層內(nèi)工作時(shí)，瓦斯涌出量很大。影響瓦斯涌出的因素開采技術(shù)因素 三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法 (4)風(fēng)量變化礦

14、井風(fēng)量變化時(shí)，瓦斯涌出量和風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葧?huì)發(fā)生擾動(dòng)，但很快就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环€(wěn)定狀態(tài)。單一煤層回采時(shí)，瓦斯主要來自煤壁和采落的煤炭，采空區(qū)積存的瓦斯量不大時(shí)，回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛入S風(fēng)量減少而增加或隨風(fēng)量增加而減少，絕對(duì)瓦斯涌出量變化不大。煤層群開采，采空區(qū)積存大量瓦斯，風(fēng)量增加時(shí)，因負(fù)壓和采空區(qū)漏風(fēng)的加大，絕對(duì)瓦斯涌出量迅速增加，回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛瓤赡芗眲∩仙?。然后，?jīng)過一段時(shí)間，絕對(duì)瓦斯涌出量恢復(fù)到或接近原有值，回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔拍芙档偷皆狄韵?。風(fēng)量減少時(shí)，情況相反。所以采區(qū)風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，特別是增加風(fēng)量時(shí)，應(yīng)注意風(fēng)流中瓦斯的濃度。為了降低風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛鹊姆逯?，可以采取分次增加風(fēng)量的

15、方法。影響瓦斯涌出的因素開采技術(shù)因素 三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法(5)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)采空區(qū)內(nèi)和回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛确植加兄匾绊憽?U型通風(fēng)系統(tǒng)的回采工作面，其上隅角容易聚集瓦斯。采用U型加尾巷的通風(fēng)系統(tǒng)，瓦斯聚積點(diǎn)移至采空區(qū)內(nèi)的尾巷入風(fēng)口，提高工作面的安全性。U型通風(fēng)系統(tǒng) 帶尾巷的U型通風(fēng)系統(tǒng)1-回風(fēng)巷2-尾巷3-頂板冒落區(qū)影響瓦斯涌出的因素開采技術(shù)因素 三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法 Y形與W型通風(fēng)系統(tǒng)由于采空區(qū)內(nèi)有漏風(fēng)通道，采空區(qū)與鄰近層涌出的瓦斯很少會(huì)涌入工作面，加之進(jìn)風(fēng)多了一條風(fēng)路，工作面的瓦斯?jié)舛容^低，適用于高瓦斯高產(chǎn)要求。影響瓦斯涌出的因素開采技術(shù)因素 三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測

16、方法 (6)采空區(qū)的密閉質(zhì)量 采空區(qū)內(nèi)往往積存著大量高濃度的瓦斯，如果封閉的密閉墻質(zhì)量不好，或進(jìn)、回風(fēng)側(cè)的通風(fēng)壓差較大，就會(huì)造成采空區(qū)大量漏風(fēng)，使礦井的瓦斯涌出增大。 綜合以上所述，影響瓦斯涌出量的因素是多方面的，因各礦的條件不同，涉及各種因素的影響程度也不同，并非以上所說的各因素對(duì)每一礦井來說都是符合的。例如平頂山一礦由壓入式改為抽出式通風(fēng)時(shí)，無論是瓦斯?jié)舛?，還是絕對(duì)瓦斯涌出量都影響不大。 但是對(duì)于某一具體礦山來說，以上各因素總有一種或幾種因素是主要的，應(yīng)找出主要影響因素的規(guī)律性，對(duì)加強(qiáng)通風(fēng)和瓦斯管理是很有必要的。影響瓦斯涌出的因素開采技術(shù)因素 三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法 煤礦瓦斯平衡是指各

17、種瓦斯來源在煤礦瓦斯涌出總量中所占的比重。它取決于自然因素與開采技術(shù)因素，當(dāng)這些因素?zé)o大的變化時(shí)，它保持相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值。煤礦瓦斯平衡決定著煤礦風(fēng)量分配和日常治理瓦斯工作的方向與重點(diǎn)。 煤礦瓦斯平衡針對(duì)瓦斯來源的不同有如下分類：按水平、翼、采區(qū)來進(jìn)行平衡（風(fēng)量分配依據(jù)）；按掘進(jìn)區(qū)、回采區(qū)與老空區(qū)進(jìn)行平衡（瓦斯治理工作的基礎(chǔ)）；按開采層、鄰近層進(jìn)行平衡（瓦斯治理工作的基礎(chǔ)）。三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法影響煤礦瓦斯平衡的主要因素：1）煤礦生產(chǎn)不同時(shí)期，平衡表不同（初期、中期和后期）2）采深不同，平衡表不同3）地質(zhì)條件不同，平衡表不同 煤礦瓦斯平衡三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法1）新建煤礦或生產(chǎn)煤礦新水平

18、，都必須進(jìn)行瓦斯涌出量 預(yù)測；2）煤礦瓦斯涌出量預(yù)測依據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測方 法，采用分源預(yù)測法或礦山統(tǒng)計(jì)法；3）煤礦瓦斯涌出量預(yù)測應(yīng)包括以下資料： （1）煤礦采掘設(shè)計(jì)說明書 （2）煤礦地質(zhì)報(bào)告4）新建或生產(chǎn)煤礦新水平瓦斯涌出量預(yù)測由具有國家規(guī)定資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)單位共同完成。 煤礦瓦斯涌出量預(yù)測的一般要求三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法預(yù)測方法礦山統(tǒng)計(jì)法 分源預(yù)測法 礦山統(tǒng)計(jì)法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)對(duì)本井或鄰近礦井實(shí)際瓦斯涌出量資料的統(tǒng)計(jì)分析得出的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，來推算新井或延深水平的瓦斯涌出量。 井下涌出瓦斯的地點(diǎn)即為瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接決定著礦

19、井瓦斯涌出量的大小。 應(yīng)用分源預(yù)測法預(yù)測礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計(jì)算回采工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。 煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法的分類三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法礦山統(tǒng)計(jì)法：分源預(yù)測法：按照煤礦生產(chǎn)過程中瓦斯涌出源的多少，各個(gè)瓦斯源涌出瓦斯量的大小，來預(yù)計(jì)煤礦各個(gè)時(shí)期（如投產(chǎn)期、達(dá)標(biāo)期、萎縮期等）的瓦斯涌出量。 根據(jù)煤礦已往生產(chǎn)中獲得的大量的相對(duì)瓦斯涌出量與開采深度的數(shù)據(jù)，按統(tǒng)計(jì)規(guī)律預(yù)測深部水平瓦斯涌出量的方法。三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法的分類溫特爾法根據(jù)瓦斯涌出率的不同，分為重慶煤科院-陽泉礦

20、務(wù)局科研所法英國采礦研究所法 蘇聯(lián)科學(xué)院礦業(yè)研究所法(.李金法)淮南礦務(wù)局法AQ1018-2006 分源預(yù)測法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法煤礦瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系 回采工作面瓦斯涌出掘進(jìn)工作面瓦斯涌出q采=q1+q2q掘=q3+q4分源預(yù)測法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法開采層鄰近層鄰近層鄰近層分源預(yù)測法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法 回采工作面瓦斯涌出量（1）薄及中厚煤層不分層開采時(shí) K1圍巖瓦斯涌出系數(shù)，為1.11.3；K2工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，用回采率的倒數(shù)來計(jì)算；K3 采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)開采層瓦斯涌出影響系數(shù)；m開采層厚度，m；M工作面采高，m；X0煤層原始瓦斯含量，m3/t；X1煤的殘存瓦

21、斯含量，m3/t。1）開采層瓦斯涌出量 分源預(yù)測法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法采面巷道預(yù)排瓦斯影響系數(shù) K3：1）開采層瓦斯涌出量 采用長壁后退式回采時(shí) 采用長壁前進(jìn)式回采時(shí)， h掘進(jìn)巷道預(yù)排等值寬度，m。低變質(zhì)煤高變質(zhì)煤Lbh 分源預(yù)測法 回采工作面瓦斯涌出量三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法分源預(yù)測法 回采工作面瓦斯涌出量三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法煤的殘存瓦斯含量X1：1）開采層瓦斯涌出量 低變質(zhì)煤、高變質(zhì)煤X010m3/t 高變質(zhì)煤X010m3/t分源預(yù)測法 回采工作面瓦斯涌出量三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法（2）厚煤層分層開采時(shí) Kf取決于煤層分層數(shù)量和順序的分層瓦斯涌出系數(shù)；1）開采層瓦斯涌出量

22、分源預(yù)測法 回采工作面瓦斯涌出量三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法第i個(gè)鄰近層煤層厚度，m； 工作面采高，m； 第i個(gè)鄰近層瓦斯涌出率，% ；當(dāng)鄰近層位于冒落帶中時(shí)，當(dāng)采高 4.5m時(shí)，分源預(yù)測法1）鄰近層瓦斯涌出量 回采工作面瓦斯涌出量三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法分源預(yù)測法 回采工作面瓦斯涌出量三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法1上鄰近層；2緩傾斜煤層下鄰近層；3傾斜、急傾斜煤層下鄰近層鄰近層瓦斯排放率與層間距的關(guān)系曲線 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量D巷道斷面內(nèi)暴露煤壁面的周邊長度，m；v巷道平均掘進(jìn)速度，m/min；L巷道長度，m；q0煤壁瓦斯涌出強(qiáng)度，m3 /(m2min)，Vz煤中揮發(fā)分含量，%；X0煤層原始瓦

23、斯含量，m3/t 。1）掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量 q4q3 分源預(yù)測法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法S掘進(jìn)巷道斷面積，m2 ；v巷道平均掘進(jìn)速度，m/min； 煤的密度，t/m3；X0 煤層原始瓦斯含量，m3/t ；X1 煤的殘存瓦斯含量，m3/t 。2）掘進(jìn)落煤的瓦斯涌出量 q4q3分源預(yù)測法 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法K生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，1.251.45；q采i第i個(gè)回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；Ai第i個(gè)回采工作面的日產(chǎn)量，t；q掘i第i個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；A0生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t。分源預(yù)測法 采區(qū)瓦斯涌出量三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方

24、法 礦井瓦斯涌出量K已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，1.151.25；q區(qū)i第i個(gè)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；A0i第i個(gè)采區(qū)的日產(chǎn)量，t。分源預(yù)測法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法分源預(yù)測法 采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法瓦斯最大涌出量與平均涌出量的比值稱為瓦斯涌出不均系數(shù)。礦井瓦斯涌出不均系數(shù)式中kg給定時(shí)間內(nèi)瓦斯涌出不均系數(shù)； Qmax該時(shí)間內(nèi)的最大瓦斯涌出量，m3/min； Qa該時(shí)間內(nèi)的平均瓦斯涌出量，m3/min。分源預(yù)測法 瓦斯涌出不均系數(shù)K區(qū)=1.21.5；K井=1.11.3.三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一礦東一采區(qū)2352 (1) B11工作面走向長1640 m

25、，傾斜長190m，煤層平均厚度2.0m。煤層瓦斯含量為5.5m3/t，煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡單，采用綜合機(jī)械化采煤。鄰近層瓦斯參數(shù)如下。預(yù)測當(dāng)工作面日產(chǎn)量1700t 時(shí)的絕對(duì)瓦斯涌出量。分源預(yù)測法 例題三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法1）開采層相對(duì)瓦斯涌出量由于B11煤層厚2.0m，采用不分層開采，工作面使用全部陷落法管理頂板，K1取1.2，K2 取1.05，該工作面為采用長壁后退式回采，計(jì)算得K3=(190-210)/190 =0.9。 煤層厚度為2.0m，工作面采高為2.0m，X0-X1=5.5-2.0=3.5m3/t。分源預(yù)測法 例題三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法2）鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量 開采煤

26、層回采工作面的瓦斯涌出量q=q1+q2=3.97+12=15.97 m3/t。分源預(yù)測法 例題三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法3）當(dāng)工作面日產(chǎn)量1700t，開采煤層工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量 分源預(yù)測法 例題三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法 礦山統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)煤礦已往生產(chǎn)中獲得的大量的相對(duì)瓦斯涌出量與開采深度的數(shù)據(jù)，按統(tǒng)計(jì)規(guī)律預(yù)測深部水平瓦斯涌出量的方法。其外推范圍沿垂深不超過200m，沿煤層傾斜方向不超過600m。 步驟如下： 第一步計(jì)算相對(duì)瓦斯涌出量梯度值（剔除異常點(diǎn)）； 第二步計(jì)算深部待采煤層的相對(duì)瓦斯涌出量。 礦山統(tǒng)計(jì)法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法qc開采深度（H）時(shí)，月平均相對(duì)瓦斯涌出量，m/t;Qi該

27、月內(nèi)測得的回風(fēng)量， m/min；i風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?；n該月內(nèi)測試次數(shù)；A該月的產(chǎn)量，t。若是該月多水平開采，qc為加權(quán)開采深度（Hw）處的相對(duì)瓦斯涌出量。月平均相對(duì)瓦斯涌出量 礦山統(tǒng)計(jì)法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法Hi、Ai第i個(gè)采區(qū)的開采深度和產(chǎn)量；n該月開采的采區(qū)數(shù)。計(jì)算加權(quán)開采深度Hw 礦山統(tǒng)計(jì)法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法相對(duì)瓦斯涌出量梯度的確定q2在H2深度開采時(shí)的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；q1在H1深度開采時(shí)的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t。 H2瓦斯帶內(nèi)2水平的開采深度，m；H1瓦斯帶內(nèi)1水平的開采深度，m；n指數(shù)系數(shù)，垂深在1000m內(nèi)時(shí)取1。礦山統(tǒng)計(jì)法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法q礦

28、井相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；H開采深度，m；H0瓦斯風(fēng)化帶深度，m； 相對(duì)瓦斯涌出量隨開采深度的變化梯度，(m3/t)/m 。q0 瓦斯風(fēng)化帶邊緣的瓦斯含量，m3/t。推算深部開采水平的瓦斯涌出量礦山統(tǒng)計(jì)法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法加權(quán)開采深度/m相對(duì)瓦斯涌出量/mt-120012.632025.737028.840033.0500？已知撫順龍鳳礦各水平開采深度的瓦斯涌出量，試算該礦瓦斯涌出量梯度，并預(yù)測采深500m的瓦斯涌出量。 礦山統(tǒng)計(jì)法 例題三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法 解：利用公式計(jì)算瓦斯涌出量梯度：500m處實(shí)測值為41.5m3/t，預(yù)測誤差為3.7%。500m處的相對(duì)瓦斯涌出量為：礦

29、山統(tǒng)計(jì)法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法相似性。已回采2個(gè)以上水平，有一年以上的瓦斯涌出量。外推深度200m，沿煤層傾斜方向600m。 用來設(shè)計(jì)礦井所需風(fēng)量時(shí)，須考慮瓦斯涌出不均系數(shù)。使用礦山統(tǒng)計(jì)法應(yīng)注意的問題礦山統(tǒng)計(jì)法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法第四部分 煤礦瓦斯等級(jí)鑒定礦井瓦斯防治課程第四講 礦井瓦斯等級(jí)劃分為： （一）煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井； （二）高瓦斯礦井； （三）瓦斯礦井。 取消低瓦斯礦井的概念 提高瓦斯管理的意識(shí) 曾考慮劃分為兩級(jí)四、煤礦瓦斯等級(jí)鑒定煤礦瓦斯等級(jí)劃分 具備下列情形之一的礦井為突出礦井： （一）發(fā)生過煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出的； （二）經(jīng)鑒定具有煤（巖）與

30、瓦斯（二氧化碳）突出煤（巖）層的； （三）依照有關(guān)規(guī)定有按照突出管理的煤層，但在規(guī)定期限內(nèi)未完成突出危險(xiǎn)性鑒定的。 礦山統(tǒng)計(jì)法 突出礦井四、煤礦瓦斯等級(jí)鑒定 具備下列情形之一的礦井為高瓦斯礦井：（一）礦井相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t；（二）礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于40m3/min；（三）礦井任一掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于3m3/min；（四）礦井任一采煤工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于5m3/min。 高瓦斯礦井煤礦瓦斯等級(jí)劃分四、煤礦瓦斯等級(jí)鑒定 同時(shí)滿足以下條件的礦井為瓦斯礦井：（一）礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于或等于10m3/t；（二）礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于或等于40m3/min；（三）礦井各掘進(jìn)工

31、作面絕對(duì)瓦斯涌出量均小于或等于3m3/min；（四）礦井各采煤工作面絕對(duì)瓦斯涌出量均小于或等于5m3/min。 瓦斯礦井煤礦瓦斯等級(jí)劃分四、煤礦瓦斯等級(jí)鑒定鑒定開始前應(yīng)當(dāng)編制鑒定工作方案，做好儀器準(zhǔn)備、人員組織和分工、計(jì)劃測定路線等。鑒定時(shí)間應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件選擇在礦井絕對(duì)瓦斯涌出量最大的月份，且在礦井正常生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行。參數(shù)測定工作應(yīng)當(dāng)在鑒定月的上、中、下旬各取1天（間隔不少于7天），每天分3個(gè)班（或4個(gè)班）、每班3次進(jìn)行。 鑒定組織 鑒定條件（時(shí)間、生產(chǎn)、測定）煤礦瓦斯等級(jí)劃分四、煤礦瓦斯等級(jí)鑒定 組織條件 鑒定前必須編制礦井瓦斯等級(jí)鑒定計(jì)劃，做好組織分工、進(jìn)行人員培訓(xùn)； 儀器準(zhǔn)備條件 測定前

32、對(duì)采用的所有儀器、儀表進(jìn)行檢查，保證其準(zhǔn)確性，確保儀器儀表在其計(jì)量檢定證的有效期內(nèi)使用。 鑒定組織 鑒定條件（時(shí)間、生產(chǎn)、測定） 煤礦瓦斯等級(jí)鑒定方法四、煤礦瓦斯等級(jí)鑒定 生產(chǎn)條件 在正常生產(chǎn)條件下進(jìn)行鑒定； 礦井實(shí)際產(chǎn)量達(dá)到該區(qū)域正常產(chǎn)量的60以上的條件。 時(shí)間條件 根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇礦井絕對(duì)瓦斯涌出量最大的月份（一般選在 7、8、9三月的較多）進(jìn)行鑒定。 在鑒定月的上、中、下旬中各取一天（間隔10天），每天分三個(gè)班（或四個(gè)班）進(jìn)行測定工作，每班測三次，即“三個(gè)三”。 鑒定組織 鑒定條件（時(shí)間、生產(chǎn)、測定）煤礦瓦斯等級(jí)鑒定方法四、煤礦瓦斯等級(jí)鑒定 鑒定工作應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確測定風(fēng)量、瓦斯?jié)舛?、二氧化碳濃度及溫度、氣壓等參?shù)；統(tǒng)計(jì)井下瓦斯抽采量、月產(chǎn)煤量；全面收集煤層瓦斯壓力、動(dòng)力現(xiàn)象及預(yù)兆、瓦斯噴出、鄰近礦井瓦斯等級(jí)等資料。 鑒定實(shí)測數(shù)據(jù)與最近6個(gè)月以來礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)、通風(fēng)報(bào)表和產(chǎn)量報(bào)表數(shù)據(jù)相差超過10%的應(yīng)當(dāng)分析原因，必要時(shí)應(yīng)當(dāng)重新測定。 煤礦瓦斯等級(jí)鑒定方法四、煤礦瓦斯等級(jí)鑒定 測點(diǎn)應(yīng)布置在進(jìn)、回風(fēng)巷測風(fēng)站（包括主通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐）內(nèi)，如無測風(fēng)站，則選取斷面規(guī)整并無雜物堆積的一段平直巷道作測點(diǎn)。每一測定班應(yīng)在同一時(shí)間段選定生產(chǎn)正常時(shí)間進(jìn)行測定。 鑒定組織 鑒定