礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法介紹瓦斯涌出量的預(yù)測是根據(jù)某些已知相關(guān)數(shù)據(jù)照一定的方法和規(guī)律預(yù)先估算出礦井或局部區(qū)域瓦斯涌出量的工作任務(wù)是確定新礦井、新水平、新采區(qū)作投產(chǎn)前瓦斯涌出量的大??；為礦井、采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)井風(fēng)設(shè)計、瓦斯抽放和瓦斯管理提供必要的基礎(chǔ)參數(shù)。決定礦井風(fēng)量的主要因素往往是瓦斯涌出量以預(yù)測結(jié)果的正確和否夠響礦井開采的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)至影響礦井正常生產(chǎn)高瓦斯礦井果測瓦斯涌出量偏低，投產(chǎn)不久就需要進(jìn)行通風(fēng)改造者被迫降低產(chǎn)量而預(yù)測瓦斯涌出量偏高勢必增大投資和通風(fēng)設(shè)備的運行費用，造成不必要的浪費。礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法可概括為兩大類類礦山統(tǒng)計預(yù)測法一是根據(jù)煤層瓦斯含量進(jìn)行預(yù)測的分源預(yù)測法。．礦山統(tǒng)計預(yù)測法礦山統(tǒng)計預(yù)測法的實質(zhì)是根據(jù)對本礦井或鄰近礦井實際瓦斯涌出量資料的統(tǒng)計分析得出的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律推算新井或延深水平的瓦斯涌出量方適用于生產(chǎn)礦井的延深水平生礦井開采水平的新區(qū)和產(chǎn)礦井鄰近的新礦井在使用中，必須保證預(yù)測區(qū)的煤層開采順序、采煤方法管理等開采技術(shù)條件和地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存條件質(zhì)地質(zhì)條件和產(chǎn)區(qū)相同或類似用統(tǒng)計預(yù)測法時的外推范圍一般沿垂深不超過100～200m沿煤層傾斜方向不超過600m。⑴基本計算式礦井開采實踐表明一定深度范圍內(nèi)井對瓦斯涌出量和開采深度呈如下線性關(guān)系：q

HHa

（－32式中：q——礦井相對瓦斯涌出量m3/t；H開深度，m——瓦斯風(fēng)化帶深度，；a—開采深度和相對瓦斯涌出量的比例常數(shù)。瓦斯風(fēng)化帶即為相對瓦斯涌出量為時開采深度采度和相對瓦斯涌出量的比例常數(shù)a是在瓦斯風(fēng)化帶以下、相對瓦斯涌出量每增加1m3/t時開采下延深度和值據(jù)計資料確定此至要有瓦斯風(fēng)化帶以下兩個水平的實際相對瓦斯涌出量資料，有了這些資料后，可按下式計算a值：HH22式中：、—分別為瓦斯帶內(nèi)1和2水的開采垂深；

（1）nnnnnnn、——分別為在H1和深開采時的相對瓦斯涌出量m3/t。a值定后，瓦斯風(fēng)化帶深度可由下式求得：＝H1－（q12）（－）瓦斯風(fēng)化帶深度也可以根據(jù)地勘階段實測的煤層瓦斯成份來確定。a值大小取決于煤層傾角、煤層和圍巖的透氣性等因素。當(dāng)有較多水平的相對瓦斯涌出量資料時，可用圖解法或最小二乘法按下式確定平均的a值：

Hiiiiii

i2iiii

2

（－）式中：Hi、——第I個平的開采深度和相對瓦斯涌出量、m3/t；——統(tǒng)計的開采水個數(shù)。對于某些礦井相對瓦斯涌出量和開采深度之間并不呈線性關(guān)系a值是數(shù)，應(yīng)首先根據(jù)實際資料確定值開采深度的變化規(guī)律，然后才能進(jìn)行深部區(qū)域瓦斯預(yù)測。⑵生產(chǎn)水平礦井瓦斯涌出量和平均開采深度的確定使用礦山統(tǒng)計法預(yù)測礦井瓦斯涌出量，必需首先統(tǒng)計至少兩個開采水平的瓦斯涌出量資料在計確定某一水平礦井斯涌出量時風(fēng)瓦斯旬報礦井瓦斯等級鑒定以及專門進(jìn)行的瓦斯涌出量測定資料均可加以利用外應(yīng)掌握在統(tǒng)計期間的礦井開采和地質(zhì)情況對全礦井可以統(tǒng)計某一生產(chǎn)時期的絕對瓦斯涌出量和采煤量用權(quán)平均方法求出該時期的平均開采深度和平均相對瓦斯涌出量。下面介紹利用礦井瓦斯等鑒定資料確定礦井瓦斯涌出量和平均開采深度的具體方法。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，礦井瓦斯等級鑒定工作是在鑒定月份的上、中、下旬各選一天，分三班或四班進(jìn)行的，且每班測定三次；按礦井、煤層、一翼、水平和采區(qū)分別計算日產(chǎn)煤的瓦斯涌出量，并選取相對斯涌出量最大一天的數(shù)據(jù)作為確定礦井瓦斯等級的依據(jù)。在瓦斯預(yù)測工作中，和礦井瓦斯等級鑒定的要求不同，它是取測結(jié)果的平均值作為確定相對瓦斯涌出量的依據(jù)。確定全礦井相對瓦斯涌出量時采礦井總回風(fēng)的瓦斯鑒定資料據(jù)定月份井下各采區(qū)的煤炭產(chǎn)量和采深，按下式計算鑒定月份全礦井的加權(quán)平均開采深度：H

Hiiiii

（－）式中：——全礦井加權(quán)平均開采深度mHi、Ai—鑒定月第I采的采深和產(chǎn)量，m、t。根據(jù)歷年的礦井相對瓦斯涌出量和加權(quán)平均深度解法或計算法找出相對瓦斯涌出量和采深間的關(guān)系。dd⑶瓦斯涌出量預(yù)測圖編制根據(jù)通風(fēng)瓦斯旬報，按下式計算每個采區(qū)（或工作面）日瓦斯涌出量的月平均值：14.4

ni

in

i

（－）式中：G采或工作面日瓦斯涌出量的月平均值m3/d；Qi、—每次測得的采區(qū)或工作面回風(fēng)量和風(fēng)流中瓦斯?jié)舛萴3/min、%；——統(tǒng)計月份的測次數(shù)。統(tǒng)計月份的平均日產(chǎn)量按下列確定：M式中：A統(tǒng)月平均日產(chǎn)量，；AM—月采煤量，tN—月作天數(shù)。采區(qū)或工作面月平均相對瓦斯涌出量為：

（－）

G

（－39應(yīng)當(dāng)指出在工作面開采初期從開切眼形成到第一次放頂期間由于瓦斯涌出尚未達(dá)正常狀態(tài)在段時間內(nèi)的測定據(jù)不能在統(tǒng)計分析中使用外在采煤不正常的情況下測得的瓦斯涌出量，以及地質(zhì)變化帶采區(qū)瓦斯涌出量變化很大的情況下測得的瓦斯涌出量，均不能在統(tǒng)計分析中使用。在實施瓦斯抽放的采區(qū)或工作面，確定相對瓦斯涌出量時，還應(yīng)考慮抽放瓦斯的影響。若采區(qū)總抽出瓦斯量為Gd采區(qū)總采出煤量為Am，則采區(qū)每采出抽出的瓦斯量m

，這時采區(qū)總的瓦斯涌出量應(yīng)為。得出采區(qū)或工作面每月平均相對瓦斯涌出量后，把該值標(biāo)在采掘工程平面圖）對應(yīng)采區(qū)或工作面開采范圍的中央據(jù)大量月份的統(tǒng)計資料插法繪出瓦斯涌出量等值線圖。從繪出的瓦斯涌出量等值線圖上可以看出瓦斯涌出量在煤層走向和傾向上的變化。通常，相對瓦斯涌出量等值線的間距為或5m3/t。根該圖，用外推法即可預(yù)測新區(qū)的相對瓦斯涌出量。．分源預(yù)測法⑴分源預(yù)測法的基本原理含瓦斯煤層在開采時采作的影響層及圍巖中的瓦斯賦存平衡狀態(tài)即遭到破壞，破壞區(qū)內(nèi)煤層、圍巖中的瓦斯將涌入井下巷道。井下涌出瓦斯的地點即為瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少涌出源涌出瓦斯量的大小直接決定著礦井瓦斯涌出量的大小據(jù)炭科學(xué)研究總院撫順研究院的研究，礦井瓦斯涌出的源、匯關(guān)系如圖1所。使用分源預(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)律算回采工作面掘進(jìn)工作面采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。匯：礦井瓦斯涌出

源：已采采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出

源：生產(chǎn)采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出

源：開采層瓦斯涌出

源：鄰近層瓦斯涌出

源：煤壁瓦斯涌出

源：破煤瓦斯涌出圖

礦井瓦斯涌出源、匯關(guān)系⑵預(yù)測所需的原始資料使用分源預(yù)測法預(yù)測瓦斯涌出量時，需要準(zhǔn)備如下的原始資料：①各煤層瓦斯含量測定資料、瓦斯風(fēng)化帶深度以及瓦斯含量等值線圖；②地層剖面和柱狀圖，圖上應(yīng)標(biāo)明各煤層和煤夾層的厚度、層間距離和巖性；③煤的灰分、水分、揮發(fā)分和密度等工業(yè)分析指標(biāo)和煤質(zhì)牌號；④開拓和開采系統(tǒng)圖，應(yīng)有煤層開采順序、采煤方法、通風(fēng)方式等。⑶計算方法①開采煤層（包括圍巖）瓦斯涌出量）薄及中厚煤層不分層開采時按下式計算：12

3

m0m1

0

（1－40式中：——開采煤層（包括圍巖）對瓦斯涌出量m3/t；k1圍巖瓦斯涌出系數(shù)。其值取決于回工作面頂板管理方法；k2工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，其值為作面回采率的倒數(shù)；k3準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對工作面煤體瓦涌出影響系數(shù)；——煤層厚度（夾矸層按厚計），；—煤層原始瓦含量m3/t—煤的殘存瓦斯含量，m3/t，和煤質(zhì)和原始瓦斯含量關(guān)，需實測；如無實測數(shù)據(jù)，可參考表1取。表－11運地表時煤在殘存瓦斯含量11煤的揮發(fā)份含量（%）68～18～26263542～50煤殘存瓦斯含量X1

96～4～～22采用長壁后退式回采時，系數(shù)k3按下式確定：k3

LhL

（1）式中：L回工作面長度，m——巷道瓦斯預(yù)排值寬度，；不同透氣性的煤層其值可能不同，需實測；無實測值時，其值可按表－12參考選取。表1

巷道預(yù)排瓦斯等值寬度巷道煤壁暴

不同煤種巷道預(yù)排瓦斯等值寬度m露時間（）

無煙煤

瘦

煤

焦

煤

肥

煤

氣煤

長焰煤

5405000

05249

05249

07

07

07采用長壁前進(jìn)式方法回采時，如上部相鄰工作面已采，則；上部相鄰工作面未采，則可按下式計算k3值k3

LhbLb

（1－42式中：b——巷道長度，。殘存瓦斯含量的單位為每一噸煤的瓦斯體積使用式1時按式換算原煤殘存瓦斯含量：M

'1

（1－43）式中：

X

1

——表－中出的純煤殘存瓦含量m3/t;Aad

——原煤中灰份含量%X

ad

——原煤中水份含量，%。②厚煤層分層開采時按下式計算：q1=k1·k2·k3·kfi·(

X0

1

（144）式中：—取決于煤層分層數(shù)量和順序的分層開采瓦斯涌出系數(shù)，kfi可表－13選取。ii表1兩分層開采

厚煤層分層開采瓦斯涌出系數(shù)kf三分層開采kf1

kf2

kf1

kf2

kf3②鄰近層瓦斯涌出量2

nimi1

kXii1i

（1－45式中：2

——鄰近層相對瓦斯涌出量，m3/tm

i

——第i個近層厚度，

1—開采層的開采厚度，X

0i

——第

i鄰近層原始瓦斯含量m3/t;X

1i

——第i鄰層殘存瓦斯含量m3/t?？砂幢?－1查；k

i

——受多種因素影響但主要取決于層間距離的第i

鄰近層瓦斯排放率。鄰近層瓦斯排放率和層間距存在如下關(guān)系：ki

（1－46式中：

k

i

——第i近層瓦斯排放率；

——第i近層至開采層垂直距離，m;

p

——受開采層采動影響頂?shù)装鍘r層形成貫穿裂隙、鄰近層向工作面釋放卸壓瓦斯的巖層破壞范圍m開采層頂板的影響范圍由下式計算：

p

=

k

+cosa)(1-47)式中：ky—取決于頂板管理方的系數(shù)。對采高小于等于2.5m的層，用全部垮落法管理頂板時，=60；用局部充填法管理頂板時ky=45用全部充填法管理頂板時ky=25——開采層的開采厚度，m；a—煤層傾角，度。開采傾斜和緩斜煤層時，開采層底版的影響范圍為。采急傾斜煤層時，底板的影響范圍由下式計算：

=

k

-(1-47)③掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量（

L/

－1

式中：—掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量m3/min煤壁暴露面?zhèn)€數(shù)，單孔送道時n=2；nn11nn11—煤層厚度，m

—巷道平均掘進(jìn)速度，m/min；L巷道長度m—煤壁瓦斯涌出初速度。下式計算：

V=0.026[0.0004

2daf

+0.16]X0(1-49)V式中：

—煤中揮發(fā)份含量；—煤層原始瓦斯量。④掘進(jìn)破煤的瓦斯涌出量q1=S·

·（–X1）

式中：1

—掘進(jìn)巷道落煤瓦斯涌出量；掘進(jìn)巷道斷面積m2

—巷道平均掘進(jìn)速度，m/min；γ煤密度，t/m3；——煤層原始瓦斯含量，m3/t——煤層殘存瓦斯含量，m3/t⑤采煤工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量由開采包括圍巖）近層瓦斯涌出量兩部分組成，其計算公式為：式中：

=—回采工作面相對瓦斯涌出量，m3/t

⑥掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量包括掘進(jìn)巷煤壁和掘進(jìn)落煤瓦斯涌出量兩部分，又下式計算：式中：

q=——掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量，。

⑦生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量系采區(qū)內(nèi)所有回采工作面、掘進(jìn)工作面及采空區(qū)瓦斯涌出量之和，其計算公式為：式中：

5i=＇）（i1440i——生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量m3/t；

q

6i

）/A0(1-53)k＇—生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯出系數(shù)，取k＇=0.15~0.25；

i

——第i回采工作面瓦斯涌出量m3/t——第i回工作面均日產(chǎn)量；

i

——第I掘工作面瓦斯涌出量，；k'k''——生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量t。⑧礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量為礦井內(nèi)全部生產(chǎn)采區(qū)和已采采包其它輔助巷道斯出量之和，其計算公式為：q

'')i0iiAii

式中：8礦井相對瓦斯涌出量m3/t；k''

——已采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出量系數(shù)，其值為0.10~0.25；

7i

——第

I生采區(qū)瓦斯涌出量m3/t；A——第I生采區(qū)日平均量，。．類比法⑴基本原理瓦斯生成賦、排放條件是受質(zhì)構(gòu)造因素控制的。在未開發(fā)的井田、未受采動影響處于自然狀態(tài)的煤層瓦斯含量的分布規(guī)律和地質(zhì)構(gòu)造條件有密切的關(guān)系井瓦斯涌出量的大小，一方面受地質(zhì)因素控制，另一方面受開采方法的影響。因此個煤田或一個礦區(qū)范圍內(nèi)在地質(zhì)條件相同或相的情況下井瓦斯涌出量和鉆孔煤層瓦斯含量之間存在一個自然比值。對于新建礦井地質(zhì)勘探期間已經(jīng)提供了鉆孔煤層瓦斯含量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)礦瓦斯涌出量是未知數(shù)要得該參以通過鄰近生產(chǎn)礦井已知的礦井瓦斯涌出量資料和鉆孔煤層瓦斯含量資料的統(tǒng)計運算得一個比值后將該比值和新建礦井已知的鉆孔煤層瓦斯含量相乘，即可得到新建礦井的瓦斯涌出量。公式表達(dá)為：/B即C＝式中：A生礦井瓦斯涌出量；—生產(chǎn)礦井鉆孔煤層瓦斯含量；—新建礦井瓦斯涌出量；D一建礦井孔煤層瓦斯含量。

（1-55⑵類比條件運用類比法預(yù)測新建礦井瓦斯涌出量是通過鄰近生產(chǎn)礦井的實際瓦斯資料統(tǒng)計來進(jìn)行的。因此，必須把相同或相似的地質(zhì)、開采條件作為兩個礦井類比的前提。平煤集團(tuán)公司十三礦瓦斯涌出量的預(yù)測擇了距十三礦較近的向斜西南翼的八礦礦、十二礦作為類比礦井，其類比條件具備：①含煤地層均為石炭二疊系，其沉積環(huán)境，煤系地層厚度，含煤系數(shù)基本相同；②含煤層數(shù)，主采煤層厚度、結(jié)構(gòu)、各煤層層間距基本相似；主采煤層的煤巖成分，煤種牌號，煤層特征基本相似；煤層頂、底板巖性，對瓦斯的封閉條件基本相似；十三礦和八礦、十礦、十二礦同位于平頂山煤田的李口向斜這一主體構(gòu)造單元之中，井田內(nèi)斷層、褶皺發(fā)育程度對煤層、瓦斯的控制作用基本相似；開拓方式、設(shè)計能力和十礦相同；開采方法和八礦礦二相同采己組煤的深度比八礦礦二礦略深；⑧通風(fēng)方式基本一樣。根據(jù)以上條件，十三礦瓦斯涌出量完全可用八礦、十礦、十二礦資料（一、表一14進(jìn)行類比預(yù)側(cè)。表1-13八、十礦、十二礦相對瓦斯涌出量和煤層瓦斯含比值統(tǒng)計表序號

回采工作面標(biāo)）相瓦斯涌瓦斯含量比值出量（m3/t）（m3/t·r相對量/含量

八礦采

-43015.401.67

八礦己三擴(kuò)