AQ-1018煤礦瓦斯涌出量測(cè)定方法

1、AQ 10182006礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法前言本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A、附錄B、附錄C、附錄D均為資料性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局提出。本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷骸? 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用分源預(yù)測(cè)法與礦山統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于新建礦井、生產(chǎn)礦井新水平延深、新采區(qū)以及采掘工作面(放頂煤工作面除外)的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)。2 規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注冊(cè)日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)。 MT/T 77煤層氣

2、測(cè)定方法（解吸法）建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程3 術(shù)語(yǔ)及定義3.1 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) prediction of mine gas emission rate 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。3.2礦井瓦斯涌出量 absolute gas emission rate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。3.3絕對(duì)瓦斯涌出量 absolute gas emission rate單位時(shí)間內(nèi)從煤層和巖層以及采落的煤（巖）體所涌出的瓦斯量，單位采用m2/mi

3、n。3.4相對(duì)瓦斯涌出量 relative gas emission rate平均每產(chǎn)1t煤所涌出的瓦斯量，單位為m2/t3.5 礦山統(tǒng)計(jì)法 statistical predicted method of mine gas根據(jù)對(duì)本礦井或鄰近礦井實(shí)際瓦斯涌出資料的統(tǒng)計(jì)分析得同的礦井瓦斯涌出量隨開(kāi)采深度變化的規(guī)律，預(yù)測(cè)新井或新水平瓦斯的方法。3.6分源預(yù)測(cè)法 predicted method by different gas source根據(jù)時(shí)間和地點(diǎn)的不同，分成數(shù)個(gè)向礦井涌出的與瓦斯源，在分別對(duì)這些瓦斯涌出源進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上得出礦井瓦斯涌出量的方法。4 一般要求4.1 新建礦井或生產(chǎn)礦井新水平，

4、都必須進(jìn)行瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，以確定新礦井、新水平、新采區(qū)投產(chǎn)后瓦斯涌出量大小，作為礦井和采區(qū)通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放及瓦斯管理的依據(jù)。4.2 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)采用分源預(yù)測(cè)法或礦山統(tǒng)計(jì)法。4.3 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)應(yīng)包括以下資料：a) 礦井采掘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：1) 開(kāi)拓、開(kāi)采系統(tǒng)圖、采掘接替計(jì)劃；2) 采煤方法、通風(fēng)方式；3) 掘進(jìn)巷道參數(shù)、煤巷平均掘進(jìn)速度；4) 礦井、采區(qū)、回采工作面及掘進(jìn)工作面產(chǎn)量。b) 礦井地質(zhì)報(bào)告：1) 地層剖面圖、柱狀圖等；2) 各煤層和煤夾層的厚度、煤層間距離及頂、底板巖性。c) 煤層瓦斯含量測(cè)定結(jié)果、風(fēng)化帶深度及瓦斯含量等值線圖；d) 鄰近礦井和本礦井已采水平、采區(qū)(盤區(qū))

5、以及采掘工作面瓦斯涌出測(cè)定結(jié)果；e) 煤的工業(yè)分析指標(biāo)(灰分、水分、揮發(fā)分和密度)以及煤質(zhì)牌號(hào)。4.4 新建礦井或生產(chǎn)礦井新水平瓦斯涌出量預(yù)測(cè)由具有國(guó)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，預(yù)測(cè)結(jié)果經(jīng)專家審定后以報(bào)告形式提供給生產(chǎn)單位和有關(guān)部門。5 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法5.1 分源預(yù)測(cè)法5.1.1 礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系如圖1所示。 圖1 礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系關(guān)系圖5.1.2 回采工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)用相對(duì)瓦斯涌出量表達(dá)，以24 h為一個(gè)預(yù)測(cè)圓班，采用式(1)計(jì)算。式中：q采回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3t；q1開(kāi)采層相對(duì)瓦斯涌出量，m3t；q2鄰近層相

6、對(duì)瓦斯涌出量，m3t。開(kāi)采層和鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量計(jì)算方法見(jiàn)附錄A。5.1.3 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)用絕對(duì)瓦斯涌出量表達(dá)，采用式(2)計(jì)算。式中：q掘掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m3min；q3掘進(jìn)工作面巷道煤壁絕對(duì)瓦斯涌出量，m3min；q4掘進(jìn)工作面落煤絕對(duì)瓦斯涌出量，m3min。掘進(jìn)工作面巷道煤壁和落煤瓦斯涌出量計(jì)算方法見(jiàn)附錄B。5.1.4 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量采用式(3)計(jì)算。式中：q區(qū)生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3t；K'生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照附錄D選??；q采i第i個(gè)回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3t；Ai第i個(gè)回采工

7、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，m3rain；Ao生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t。5.1.5 礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量采用式(4)計(jì)算。式中：q井礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3t；q區(qū)i第i個(gè)生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3t；Aoi第i個(gè)生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t；K"已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照附錄D選取。5.1.6 瓦斯不均衡性涌出考慮各區(qū)域瓦斯涌出的不均衡性，利用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)的各區(qū)域的瓦斯涌出量需乘以瓦斯涌出不均衡系數(shù)Kn，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照附錄D選取。5.2 礦山統(tǒng)計(jì)法5.2.1 采用礦山統(tǒng)計(jì)法必須具備所要預(yù)測(cè)的礦井或采區(qū)煤層開(kāi)采順序、采煤方法、頂板管理、

8、地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存、煤質(zhì)等與生產(chǎn)礦井或生產(chǎn)區(qū)域相同或類似的條件。5.2.2 礦山統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)瓦斯涌出量外推范圍沿垂深不超過(guò)200 m，沿煤層傾斜方向不超過(guò)600 m。5.2.3 礦井相對(duì)瓦斯涌出量與開(kāi)采深度的關(guān)系由式(5)表示。式中：q礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3t；H開(kāi)采深度，m；Ho瓦斯風(fēng)化帶深度，m；a相對(duì)瓦斯涌出量隨開(kāi)采深度的變化梯度，m(m3t-1)。a) a值確定1) 當(dāng)有瓦斯風(fēng)化帶以下兩個(gè)水平的實(shí)際相對(duì)瓦斯涌出量資料時(shí)，a值由式（6）確定。式中：H2瓦斯帶內(nèi)2水平的開(kāi)采深度，m；H1瓦斯帶內(nèi)1水平的開(kāi)采深度，m；q2在H2深度開(kāi)采時(shí)的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t;q1在H1深度開(kāi)采時(shí)的相對(duì)

9、瓦斯涌出量，m3/t。2) 當(dāng)有瓦斯風(fēng)化帶以下多個(gè)水平的實(shí)際相對(duì)瓦斯涌出量的資料時(shí)，a的加權(quán)平均值由式（7）確定。式中：Hi第i個(gè)水平的開(kāi)采深度，m；qi第i個(gè)水平的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；n統(tǒng)計(jì)的開(kāi)采水平個(gè)數(shù)。b) H01) H0可由式（8）確定。式中符號(hào)同前。2） 根據(jù)實(shí)測(cè)煤層瓦斯基本參數(shù)確定，瓦斯風(fēng)化帶的下部邊界可參照下列條件確定：甲烷及重?zé)N的濃度之和占?xì)怏w組分的80%（按體積）；瓦斯壓力P=0.1MPa0.15MPa；相對(duì)瓦斯涌出量qCH4=2m3/t3m3/t；煤層的瓦斯含量： W=1.0m3t.r1.5m3t.r(長(zhǎng)焰煤) W=1.5m3t.r2.0m3t.r(氣煤) W=2.0

10、m3t.r2.5m3t.r(肥、焦煤) W=2.5m3t.r3.0m3t.r(瘦煤) W=3.0m3t.r4.0m3t.r(貧煤) W=5.0m3t.r7.0m3t.r(無(wú)煙煤)5.2.4 當(dāng)?shù)V井相對(duì)瓦斯涌出量與開(kāi)采深度之間不呈線性關(guān)系時(shí)，即a值不是常數(shù)時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定a值與開(kāi)采深度的變化規(guī)律，然后再進(jìn)行預(yù)測(cè)。附 錄 A(資料性附錄)開(kāi)采層和鄰近層瓦斯涌出量計(jì)算方法A.1 開(kāi)采層瓦斯涌出量A.1.1 薄及中厚煤層不分層開(kāi)采時(shí)，開(kāi)采層瓦斯涌出量可由式(A.1)計(jì)算。式中：q1開(kāi)采層相對(duì)瓦斯涌出量，m3t；K1圍巖瓦斯涌出系數(shù)；K1值選取范圍為1.11.3；全部陷落法管理頂板，碳質(zhì)組分較

11、多的圍巖，K1取1.3；局部充填法管理頂板K1取1.2；全部充填法管理頂板K1取1.1；砂質(zhì)泥巖等致密性圍巖K1取值可偏??；K2工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，用回采率的倒數(shù)來(lái)計(jì)算；K3采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)開(kāi)采層瓦斯涌出影響系數(shù)，如無(wú)實(shí)測(cè)值可按參照附錄D選??；m開(kāi)采層厚度，m；M工作面采高，m；W0煤層原始瓦斯含量，m3t，參照附錄C選??；Wc運(yùn)出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3t，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照附錄C選取。A.1.2 厚煤層分層開(kāi)采時(shí)，開(kāi)采層瓦斯涌出量計(jì)算采用式(A.2)計(jì)算。式中：Kf取決于煤層分層數(shù)量和順序的分層瓦斯涌出系數(shù)，如無(wú)實(shí)測(cè)值可按參照附錄D選??；其他符號(hào)意義同前。A.2 鄰近層瓦斯涌

12、出量鄰近層瓦斯涌出量采用式(A.3)計(jì)算。式中：q2鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，m3t；mi第i個(gè)鄰近層煤層厚度，m；M工作面采高，m；i第i個(gè)鄰近層瓦斯排放率，%，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照附錄D選??；W0i第i個(gè)鄰近層煤層原始瓦斯含量，m3t，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照開(kāi)采層選??；Wci第i個(gè)鄰近層煤層殘存瓦斯含量，m3t，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照開(kāi)采層選取。附 錄 B(資料性附錄)掘進(jìn)工作面煤壁和落煤瓦斯涌出量計(jì)算方法B.1 掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量采用式(B.1)計(jì)算。式中：q3掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量，m3min；D巷道斷面內(nèi)暴露煤壁面的周邊長(zhǎng)度，m；對(duì)于薄及中厚煤層，D=2mo，mo為開(kāi)采層厚度；

13、對(duì)于厚煤層，D=2h+b，h及b分別為巷道的高度及寬度；巷道平均掘進(jìn)速度，mmin；L巷道長(zhǎng)度，m；q0煤壁瓦斯涌出強(qiáng)度，m3(m2min)，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參考式(B.2)計(jì)算。式中：q0巷道煤壁瓦斯涌出量初速度，m3(m2min)：Vr煤中揮發(fā)分含量，；W0煤層原始瓦斯含量，m3t，參照附錄C選取。B.2 掘進(jìn)落煤的瓦斯涌出量掘進(jìn)巷道落煤的瓦斯涌出量采用式(B.3)計(jì)算。式中：q4掘進(jìn)巷道落煤的瓦斯涌出量，m3min：S掘進(jìn)巷道斷面積，m2；巷道平均掘進(jìn)速度，mmin；煤的密度，tm3；W0煤層原始瓦斯含量，m3t，參照附錄C選取；Wc運(yùn)出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3t，如無(wú)實(shí)測(cè)值可按參照附錄

14、C選取。附錄C（資料性附錄）煤層原始瓦斯含量和殘存瓦斯含量的選定C.1 煤層瓦斯含量值是分源預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量的核心參數(shù)，因此要求瓦斯含量測(cè)值盡可能接近真值。C.2 煤層原始瓦斯含量的測(cè)定與計(jì)算可采用直接法（地勘鉆孔解吸法）進(jìn)行測(cè)定與計(jì)算，參見(jiàn)煤層氣測(cè)定方法（解吸法）（MT/T7794）。C.3 地勘鉆孔解吸法測(cè)定煤層瓦斯含量時(shí)，當(dāng)鉆孔深度小于500m時(shí)，按MT/T7794標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定瓦斯含量；當(dāng)鉆孔深度500m1000m或煤的解吸性能很強(qiáng)時(shí)，測(cè)定值必須進(jìn)行校正。C.4 直接法測(cè)定的煤層瓦斯含量應(yīng)與鄰近生產(chǎn)礦井和已生產(chǎn)水平井下鉆孔解吸法或間接法測(cè)定的瓦斯含量對(duì)比。C.5 煤的殘存瓦斯含量Wc。高變

15、質(zhì)煤瓦斯含量>10m3/t.r和低變質(zhì)煤的Wc值可按表C.1選??；瓦斯含量<10m3/t.r的高變質(zhì)煤的Wc值可按式（C.1）選取。瓦斯含量<10m3/t.r的高變質(zhì)煤的Wc按式（C.1）計(jì)算。式中：Wc煤層殘存瓦斯含量，m3/t.r；W0煤層原始瓦斯含量，m3/t.r。附錄D（資料性附錄）分源預(yù)測(cè)法各種系數(shù)的確定D.1 采面巷道預(yù)排瓦斯影響系數(shù)K3采用長(zhǎng)壁后退式回采時(shí)，K3按式（D.1）計(jì)算。K3=（L-2h）/L（D.1）采用長(zhǎng)壁前進(jìn)式回采時(shí)，如上部相鄰工作面已采，則K3=1；上部相鄰工作面未采，K3按式（D.2）計(jì)算。式中：L工作面長(zhǎng)度，m；h掘進(jìn)巷道預(yù)排等值寬度，m，

16、如無(wú)實(shí)測(cè)值可按表D.1取值；b巷道寬度，m。D.2 分層開(kāi)采第i分層瓦斯涌出量系數(shù)Kfi 分層（兩層或三層）開(kāi)采時(shí)，Kfi按表D.2取值；分層（四層）開(kāi)采時(shí)，Kfi值按表D.3取值。表D.2 分層（兩層或三層）開(kāi)采Kfi值兩個(gè)分層開(kāi)采三個(gè)分層開(kāi)采Kf1Kf2Kf1Kf2Kf31.5040.4961.8200.6920.488表D.3 分層（四層）開(kāi)采Kfi值D.3 鄰近層受采動(dòng)影響瓦斯排放率Ki當(dāng)鄰近層位于冒落帶中時(shí)，Ki=1。當(dāng)采高小于4.5m時(shí)，Ki按式（D.3）計(jì)算或按圖D.1選取。式中：hi第i鄰近層與開(kāi)采層垂直距離，m；hp受采動(dòng)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。 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。圖D.1 鄰近層瓦斯排放率與層間距的關(guān)系曲線開(kāi)采層頂、底板的破壞