第七章礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

1、第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.1 7.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義 確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。少的基礎(chǔ)參數(shù)。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.1 7.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義 確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯涌出量的大小，為采區(qū)

2、和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。少的基礎(chǔ)參數(shù)。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.1 7.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義 確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。少

3、的基礎(chǔ)參數(shù)。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.1 7.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義 確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。少的基礎(chǔ)參數(shù)。進(jìn)入進(jìn)入1010月份以來，全國(guó)煤礦接連發(fā)生了月份以來，全國(guó)煤礦接連發(fā)生了6 6起重大事故、死亡起重大事故、死亡101101人，其中近日連續(xù)人，其中近日連續(xù)發(fā)生了發(fā)生了2 2起重大事故。

4、起重大事故。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.1 7.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義 確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。少的基礎(chǔ)參數(shù)。1010月月2929日，湖南省衡陽(yáng)市霞流沖煤礦發(fā)生重大瓦斯爆炸事故，造成日，湖南省衡陽(yáng)市霞流沖煤礦發(fā)生重大瓦斯爆炸事故，造成2929人死亡。人死亡。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.1 7

5、.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義 確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。少的基礎(chǔ)參數(shù)。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.1 7.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義 確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的涌出量

6、的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。少的基礎(chǔ)參數(shù)。進(jìn)入進(jìn)入1010月份以來，全國(guó)煤礦接連發(fā)生了月份以來，全國(guó)煤礦接連發(fā)生了6 6起重大事故、死亡起重大事故、死亡101101人，其中近日連續(xù)人，其中近日連續(xù)發(fā)生了發(fā)生了2 2起重大事故。起重大事故。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)意義瓦斯涌出量預(yù)測(cè)意義7.2 瓦斯涌出來源瓦斯涌出來源7.3 瓦斯涌出方式瓦斯涌出方式7.4 影響瓦斯涌出量主要因素影響瓦斯涌出量主要因素7.5 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法第

7、七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.1 7.1 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的意義 確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯確定新礦井、新水平、新采區(qū)、新工作面投產(chǎn)前瓦斯涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的涌出量的大小，為采區(qū)和工作面通風(fēng)提供瓦斯涌出方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放、瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。少的基礎(chǔ)參數(shù)。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.2 7.2 瓦斯涌出來源瓦斯涌出來源 1. 1. 按空間分布按空間分布 2. 2. 按瓦斯涌出源按瓦斯涌出源 v掘進(jìn)區(qū)瓦斯掘進(jìn)區(qū)瓦斯v回采區(qū)瓦斯回采區(qū)瓦斯v采空區(qū)瓦斯采

8、空區(qū)瓦斯v本煤層瓦斯本煤層瓦斯v鄰近煤層和圍巖中瓦斯鄰近煤層和圍巖中瓦斯第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.3 7.3 瓦斯涌出方式瓦斯涌出方式礦井瓦斯涌出方式礦井瓦斯涌出方式特除涌出特除涌出一般涌出一般涌出煤與瓦斯突出煤與瓦斯突出瓦斯噴出瓦斯噴出 由 采 落 煤 炭 和 煤由 采 落 煤 炭 和 煤層 、 巖 層 的 新 鮮 暴 露層 、 巖 層 的 新 鮮 暴 露面，通過孔隙、裂隙，面，通過孔隙、裂隙，緩慢、長(zhǎng)時(shí)間的涌出。緩慢、長(zhǎng)時(shí)間的涌出。 采掘時(shí)，在極短的時(shí)間采掘時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)

9、，瓦斯從煤體、圍巖內(nèi)突內(nèi)，瓦斯從煤體、圍巖內(nèi)突然、大量的涌出，有時(shí)還伴然、大量的涌出，有時(shí)還伴有煤粉、煤塊和巖石等。有煤粉、煤塊和巖石等。 瓦斯瓦斯(CO2)噴出從噴出從煤體或巖體裂隙、煤體或巖體裂隙、孔洞或炮眼中大量孔洞或炮眼中大量瓦斯瓦斯(CO2)異常涌異常涌出的現(xiàn)象。出的現(xiàn)象。在在20m巷道范圍內(nèi)巷道范圍內(nèi),涌出涌出瓦 斯 量瓦 斯 量 1 . 0 m3/min,且持續(xù)時(shí)且持續(xù)時(shí)間在間在8h以上時(shí)，以上時(shí)，該采掘區(qū)即定為瓦該采掘區(qū)即定為瓦斯斯(CO2)噴出危險(xiǎn)噴出危險(xiǎn)區(qū)域。區(qū)域。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.4 7.4 影響瓦斯涌出量主要因素影響瓦斯涌出量主要因素煤層瓦斯含量煤層瓦斯含量

10、礦井瓦斯涌出量主要影響因素礦井瓦斯涌出量主要影響因素采煤方法采煤方法開采順序開采順序 厚煤層分層開采時(shí)，首分層瓦斯涌出量最大，最后一個(gè)分層瓦斯涌出量最小。 開采規(guī)模越大，礦井的絕對(duì)瓦斯涌出量也就越大；但就礦井的相對(duì)瓦斯涌出量來說，情況比較復(fù)雜。 是決定因素。瓦斯含量越高，礦井相對(duì)瓦斯涌出量就越大。 陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。 采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因?yàn)閬G煤中所含瓦斯的絕大部分仍要涌入巷道。 頂板管理方法頂板管理方法生產(chǎn)工序生產(chǎn)工序通風(fēng)壓力通風(fēng)壓力大氣壓力變化大氣壓力變化 負(fù)壓通風(fēng)，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越大；正壓通風(fēng)，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越小。 地面大氣壓的變化對(duì)對(duì)采空區(qū)

11、瓦斯涌出有較大的影響。 落煤時(shí)瓦斯涌出量大于其它工序。開采規(guī)模開采規(guī)模 一般采空區(qū)存有大量瓦斯，未封閉或封閉不嚴(yán)，采空區(qū)瓦斯大量涌出，礦井瓦斯涌出量增大。采空區(qū)管理方式采空區(qū)管理方式第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.5 7.5 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法1.1.礦山統(tǒng)計(jì)法礦山統(tǒng)計(jì)法2.2.根據(jù)煤層瓦斯含量進(jìn)行預(yù)測(cè)的分源預(yù)測(cè)法根據(jù)煤層瓦斯含量進(jìn)行預(yù)測(cè)的分源預(yù)測(cè)法3.3.以數(shù)量化理論為基礎(chǔ)的瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型法以數(shù)量化理論為基礎(chǔ)的瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型法第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 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

12、斯涌出量隨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。涌出量。7.5.1 7.5.1 礦山統(tǒng)計(jì)法礦山統(tǒng)計(jì)法第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)1.1.基本公式基本公式 開采實(shí)踐表明，在一定深度范圍內(nèi)，礦井相對(duì)瓦斯涌出開采實(shí)踐表明，在一定深度范圍內(nèi)，礦井相對(duì)瓦斯涌出量與開采深度呈如下線性關(guān)系：量與開采深度呈如下線性關(guān)系： (1)(1)瓦斯梯度法瓦斯梯度法1212qqHHaq0q1q2qHH2H1H0式中式中 H1、H2瓦斯風(fēng)化帶以下兩次測(cè)定涌出量的深度，瓦斯風(fēng)化帶以下兩次測(cè)定涌出量的深度，m，H2H1；

13、q1、q2對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于H1、H2的相對(duì)瓦斯涌出量，的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t。8 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)銅川礦區(qū)王家河井田分區(qū)段瓦斯量與開采深度的關(guān)系 第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)北票礦區(qū)臺(tái)吉礦深部瓦斯預(yù)測(cè)北票礦區(qū)臺(tái)吉礦深部瓦斯預(yù)測(cè)第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 利用求得的瓦斯梯度，可對(duì)深部的瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)：利用求得的瓦斯梯度，可對(duì)深部的瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)：11HHaqq11HHqqa式中式中 q待求深度的相對(duì)瓦斯涌出量，待求深度的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； H對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于q的深度，的深度，m。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)(2)(2)一元回歸法一元回歸法 如果已采區(qū)域內(nèi)有比較多的瓦斯涌出量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采

14、如果已采區(qū)域內(nèi)有比較多的瓦斯涌出量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用回歸分析方法建立瓦斯涌出量對(duì)深度的一元線性回歸方用回歸分析方法建立瓦斯涌出量對(duì)深度的一元線性回歸方程，可得到更高的預(yù)測(cè)精度。程，可得到更高的預(yù)測(cè)精度。瓦斯涌出量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)瓦斯涌出量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)單元單元編號(hào)編號(hào)開采深度開采深度H（m）相對(duì)瓦斯涌出量相對(duì)瓦斯涌出量q(m3/t)11805.823208.6n42011.9第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 回歸方程回歸方程Hq01 qbb H圖2-1 一元回歸法01qbb H11112211()()/() /nnniiiiinniiH qHqnbHHnHbqb10第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)2. 瓦斯測(cè)定資料統(tǒng)計(jì)分析

15、瓦斯測(cè)定資料統(tǒng)計(jì)分析nACQqniii14 .14niiniiicAAHH11式中：式中：q采區(qū)或工作面瓦斯涌出量的月平均值采區(qū)或工作面瓦斯涌出量的月平均值,m3/t;Qi 月內(nèi)每次測(cè)得的回風(fēng)量月內(nèi)每次測(cè)得的回風(fēng)量(m3/min);Ci 回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛然仫L(fēng)流中瓦斯?jié)舛?%)；n 為統(tǒng)計(jì)月份的測(cè)定次數(shù)；為統(tǒng)計(jì)月份的測(cè)定次數(shù)；A為統(tǒng)計(jì)月平均日產(chǎn)量，為統(tǒng)計(jì)月平均日產(chǎn)量，t/d ；Hc為全礦井加權(quán)平均開采深度為全礦井加權(quán)平均開采深度(m)；Hi,Ai鑒定月份第鑒定月份第i采區(qū)的采深采區(qū)的采深(m)和產(chǎn)量和產(chǎn)量(t)。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)3.3.使用條件使用條件 生產(chǎn)礦井的生產(chǎn)礦井的延深水平延深

16、水平、生產(chǎn)水平的、生產(chǎn)水平的新采區(qū)新采區(qū)與生產(chǎn)礦井鄰與生產(chǎn)礦井鄰近的近的新礦井新礦井，在應(yīng)用中必須保證預(yù)測(cè)區(qū)的開采技術(shù)條件、地質(zhì)，在應(yīng)用中必須保證預(yù)測(cè)區(qū)的開采技術(shù)條件、地質(zhì)條件與生產(chǎn)區(qū)相同或類似。條件與生產(chǎn)區(qū)相同或類似。 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法時(shí)的外推范圍一般沿垂深不超過應(yīng)用統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法時(shí)的外推范圍一般沿垂深不超過80200m，沿煤層傾斜方向不超過沿煤層傾斜方向不超過600m。某些礦井相對(duì)瓦斯涌出量與開采深度之間并不呈線性關(guān)某些礦井相對(duì)瓦斯涌出量與開采深度之間并不呈線性關(guān)系，即系，即a值不是常數(shù)，此時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)實(shí)際資料確定值不是常數(shù)，此時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)實(shí)際資料確定a值隨開值隨開采深度的變化規(guī)律。采深度的

17、變化規(guī)律。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)3.3.使用條件使用條件 工作面從開切眼形成到第一次放頂期間，由于瓦斯涌出工作面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)，在該段時(shí)間內(nèi)的測(cè)定數(shù)據(jù)不能在統(tǒng)計(jì)分析中尚未達(dá)正常狀態(tài)，在該段時(shí)間內(nèi)的測(cè)定數(shù)據(jù)不能在統(tǒng)計(jì)分析中應(yīng)用；應(yīng)用； 在采煤不正常的情況下測(cè)得的瓦斯涌出量，以及地質(zhì)變?cè)诓擅翰徽５那闆r下測(cè)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(cè)得的瓦斯涌出量，均化帶采區(qū)瓦斯涌出量變化很大的情況下測(cè)得的瓦斯涌出量，均不能在統(tǒng)計(jì)分析中應(yīng)用。不能在統(tǒng)計(jì)分析中應(yīng)用。 在實(shí)施瓦斯抽放的采區(qū)和工作面，還應(yīng)考慮抽放瓦斯的在實(shí)施瓦斯抽放的采區(qū)和

18、工作面，還應(yīng)考慮抽放瓦斯的影響。影響。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 井下涌出瓦斯的地點(diǎn)即為瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的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井瓦斯涌多少、各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。出量的大小。 應(yīng)用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯應(yīng)用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)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)算的瓦斯涌出規(guī)律，計(jì)算回采工作面回采工作面、掘進(jìn)工作面掘進(jìn)工作面、采區(qū)采區(qū)及及礦井礦井瓦斯涌出量。瓦斯涌出

19、量。7.5.2 7.5.2 分源預(yù)測(cè)法分源預(yù)測(cè)法第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)1.1.瓦斯涌出的源瓦斯涌出的源第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)2.2.預(yù)測(cè)所需資料預(yù)測(cè)所需資料 各各煤層瓦斯含量煤層瓦斯含量測(cè)定資料、瓦斯含量等值線圖以及瓦斯測(cè)定資料、瓦斯含量等值線圖以及瓦斯風(fēng)化帶深度；風(fēng)化帶深度； 地層剖面和柱狀圖地層剖面和柱狀圖，圖上應(yīng)標(biāo)明各煤層和煤夾層的厚度、，圖上應(yīng)標(biāo)明各煤層和煤夾層的厚度、層間距離和巖性；層間距離和巖性； 煤的工業(yè)分析指標(biāo)煤的工業(yè)分析指標(biāo)（灰分、水分、揮發(fā)分和密度）和煤（灰分、水分、揮發(fā)分和密度）和煤質(zhì)牌號(hào)；質(zhì)牌號(hào)； 開拓和開采系統(tǒng)圖開拓和開采系統(tǒng)圖，應(yīng)有煤層開采順序、采煤方法、通

20、，應(yīng)有煤層開采順序、采煤方法、通風(fēng)方式等。風(fēng)方式等。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)3.3.計(jì)算方法計(jì)算方法 （1 1）開采煤層（包括圍巖）瓦斯涌出量）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(shí)按下式計(jì)算薄及中厚煤層不分層開采時(shí)按下式計(jì)算： 10103211XXmmkkkqq1開采煤層（包括圍巖）相對(duì)瓦斯涌出量，開采煤層（包括圍巖）相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；k1圍巖瓦斯涌出系數(shù)。其值取決于回采工作面頂板管理方法；局部充填法圍巖瓦斯涌出系數(shù)。其值取決于回采工作面頂板管理方法；局部充填法時(shí)，時(shí)，k1=1.15；全部充填法管理頂板時(shí)，；全部充填法管理頂板時(shí)，k11.10；k2工作面丟煤瓦斯涌

21、出系數(shù)，其值為工作面回采率的倒數(shù)；工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，其值為工作面回采率的倒數(shù)；k3準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)工作面煤體瓦斯涌出影響系數(shù)；準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)工作面煤體瓦斯涌出影響系數(shù)；m0煤層厚度（夾矸層按層厚煤層厚度（夾矸層按層厚1/2計(jì)算），計(jì)算），m；m1 開采層厚度，開采層厚度，m；X0煤層原始瓦斯含量，煤層原始瓦斯含量，m3/t；X1煤的殘存瓦斯含量，煤的殘存瓦斯含量，m3/t，與煤質(zhì)和原始瓦斯含量有關(guān)，需實(shí)測(cè)；如無，與煤質(zhì)和原始瓦斯含量有關(guān)，需實(shí)測(cè)；如無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可查相關(guān)表格。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可查相關(guān)表格。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)l 系數(shù)系數(shù)k3確定確定采用長(zhǎng)壁后退式回采時(shí)：采用長(zhǎng)壁后退式回采

22、時(shí)：32LhkL采用長(zhǎng)壁前進(jìn)式回采時(shí)，如上部相鄰工作面已采，采用長(zhǎng)壁前進(jìn)式回采時(shí)，如上部相鄰工作面已采，則則k k3 3=1=1；如上部相鄰工作面未采，按下式計(jì)算：；如上部相鄰工作面未采，按下式計(jì)算：L回采工作面長(zhǎng)度，回采工作面長(zhǎng)度，m；h巷道預(yù)排瓦斯等值寬度，巷道預(yù)排瓦斯等值寬度，m。3222LhbkLbb巷道長(zhǎng)度，巷道長(zhǎng)度，m；- -第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)巷道煤壁暴露巷道煤壁暴露時(shí)間時(shí)間(d)不同煤種巷道預(yù)排瓦斯等值寬度（不同煤種巷道預(yù)排瓦斯等值寬度（m）無煙煤無煙煤瘦煤瘦煤焦煤焦煤肥煤肥煤氣煤氣煤長(zhǎng)焰煤長(zhǎng)焰煤256.59.09.011.511.511.5507.410.510.513

23、.013.013.01009.012.412.416.016.016.016010.514.214.218.018.018.020011.015.415.419.719.719.725012.016.916.921.521.521.530013.018.018.023.023.023.0l 巷道預(yù)排瓦斯等值寬度巷道預(yù)排瓦斯等值寬度h 確定確定第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)l 運(yùn)至地表時(shí)煤中殘存瓦斯含量運(yùn)至地表時(shí)煤中殘存瓦斯含量煤的揮發(fā)份含量煤的揮發(fā)份含量Vdaf(%)688121281826263535424250純煤殘存瓦斯含量純煤殘存瓦斯含量X1( m3/t)96644332222 表中殘存瓦

24、斯含量的單位為每一噸純煤表中殘存瓦斯含量的單位為每一噸純煤( (即無灰干燥煤即無灰干燥煤) )的瓦斯的瓦斯體積，在應(yīng)用開采煤層相對(duì)瓦斯涌出量計(jì)算公式時(shí)，應(yīng)按下式換算體積，在應(yīng)用開采煤層相對(duì)瓦斯涌出量計(jì)算公式時(shí)，應(yīng)按下式換算為原煤殘存瓦斯含量：為原煤殘存瓦斯含量： 11100100adadAMxx式中式中x1表中查出的純煤殘存瓦斯含量，表中查出的純煤殘存瓦斯含量，m3/t；Aad原煤中灰分含量，原煤中灰分含量，%；Mad原煤中水分含量，原煤中水分含量，%。 第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 厚煤層分層開采時(shí)按下式計(jì)算厚煤層分層開采時(shí)按下式計(jì)算：112301fiqkkkkXX式中式中kfi取決于煤層分層

25、數(shù)量和順序的分層開采瓦斯涌取決于煤層分層數(shù)量和順序的分層開采瓦斯涌出系數(shù)，出系數(shù)，kfi可按下表選取可按下表選取。兩分層開采兩分層開采分三層開采分三層開采分四三分層開采分四三分層開采kf1kf2kf1kf2kf3kf1kf2kf3kf41.5040.4961.8200.6920.4881.801.030.700.47厚煤層分層開采瓦斯涌出系數(shù)厚煤層分層開采瓦斯涌出系數(shù)kf第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)(2) (2) 鄰近層瓦斯涌出量鄰近層瓦斯涌出量2011()(1)niiiiipmhqxxmh式中式中 q2鄰近煤層相對(duì)瓦斯涌出量，鄰近煤層相對(duì)瓦斯涌出量， m3/t； n 鄰近層數(shù)目；鄰近層數(shù)目；

26、mi第第i 鄰近層厚度，鄰近層厚度，m； m開采層采高，開采層采高，m；x0i第第i 鄰近層瓦斯含量，鄰近層瓦斯含量，m3/t；x1i第第i 鄰近層殘存瓦斯含量，鄰近層殘存瓦斯含量，m3/t；hi第第i 鄰近層與開采層的層間距，鄰近層與開采層的層間距，m；hp采動(dòng)后煤層頂?shù)装鍘r石受到影響的范圍，采動(dòng)后煤層頂?shù)装鍘r石受到影響的范圍，m。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)l 頂板影響范圍確定頂板影響范圍確定頂板的影響范圍按下式計(jì)算：頂板的影響范圍按下式計(jì)算：hp=Zkm(1.2+cos) 式中式中 煤層傾角，度；煤層傾角，度； m開采層采高，開采層采高，m； Zk與頂板管理方法有關(guān)的系數(shù)。采高與頂板管理方

27、法有關(guān)的系數(shù)。采高2.5 m，全部陷落法管理頂板時(shí)全部陷落法管理頂板時(shí), Zk=60; 局部充填法局部充填法, Zk=45；全部充填法全部充填法: Zk=25。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)l 底板影響范圍確定底板影響范圍確定傾斜或緩傾斜煤層傾斜或緩傾斜煤層: hp=35-60m;急傾斜煤層：急傾斜煤層：hp=Zkm(1.2-cos) 第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)l 底板影響范圍確定底板影響范圍確定1 1上鄰近層；上鄰近層；2 2緩傾斜煤層下鄰緩傾斜煤層下鄰近層；近層；3 3傾斜、急傾斜煤傾斜、急傾斜煤層下鄰近層；層下鄰近層；第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)l 鄰近層受采動(dòng)影響瓦斯排放率鄰近層受采動(dòng)影響瓦

28、斯排放率ki1iiphkh 當(dāng)采高小于當(dāng)采高小于4.5m時(shí)：按上式計(jì)算排放率；時(shí)：按上式計(jì)算排放率；當(dāng)鄰近層位于冒落帶時(shí)，當(dāng)鄰近層位于冒落帶時(shí)，ki=1；當(dāng)采高大于當(dāng)采高大于4.5m時(shí)，按下式計(jì)算時(shí)，按下式計(jì)算ki；1000.4784.04mLmiiihhkMLM工作面采高， ；工作面長(zhǎng)度， ；M工作面采高，工作面采高，m；L工作面長(zhǎng)度，工作面長(zhǎng)度，m。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)(3)(3)掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量300(2/1)qn m V qL V 式中式中 q3 掘進(jìn)巷道煤壁絕對(duì)瓦斯涌出量，掘進(jìn)巷道煤壁絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min； n 暴露煤壁個(gè)數(shù)；暴露煤壁個(gè)數(shù)；

29、m0 煤層厚度，煤層厚度，m； V 平均掘進(jìn)速度，平均掘進(jìn)速度，m/min； L 巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度，巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度，m。 第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)(3)(3)掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量300(2/1)qn m V qL V q0 煤壁瓦斯涌出初始強(qiáng)度，煤壁瓦斯涌出初始強(qiáng)度，m3/(m2min)，可用經(jīng)驗(yàn)公，可用經(jīng)驗(yàn)公式推算：式推算：2000.0260.0004()0.16dafqxV式中式中 Vdaf揮發(fā)分含量，揮發(fā)分含量，%；x0煤層原始瓦斯含量，煤層原始瓦斯含量，m3/t。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)(4)(4)掘進(jìn)落煤瓦斯涌出掘進(jìn)落煤瓦斯涌出401()qSXX 式中式中 q4

30、掘進(jìn)落煤絕對(duì)瓦斯涌出量，掘進(jìn)落煤絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min； S掘進(jìn)巷道斷面積，掘進(jìn)巷道斷面積，m2； V巷道平均掘進(jìn)速度，巷道平均掘進(jìn)速度，m/min； 煤的容重，煤的容重，t/m3。 X0 煤層原始瓦斯含量，煤層原始瓦斯含量， m3/t； X1 煤層殘存瓦斯含量，煤層殘存瓦斯含量， m3/t。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)(5)(5)回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量512qqq(6)(6)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量634qqq第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)(7)(7)生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量式中式中 q7 生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，生產(chǎn)采區(qū)

31、相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； k 生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，1.151.25； n 采區(qū)內(nèi)回采工作面?zhèn)€數(shù)；采區(qū)內(nèi)回采工作面?zhèn)€數(shù)； q5i 第第i回采面開采層相對(duì)瓦斯涌出量，回采面開采層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； Ai 第第i回采面平均日產(chǎn)煤量，回采面平均日產(chǎn)煤量，t； m 采區(qū)內(nèi)掘進(jìn)巷道條數(shù)；采區(qū)內(nèi)掘進(jìn)巷道條數(shù)； q6j 第第j掘進(jìn)巷道煤壁絕對(duì)瓦斯涌出量，掘進(jìn)巷道煤壁絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min； A0 采區(qū)平均日產(chǎn)煤量，采區(qū)平均日產(chǎn)煤量，t。561170(1440)nniijijkqAqqA第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)(8)(8)礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量11

32、() /nnciciciiiqkqAA礦式中式中 q礦礦 礦井相對(duì)瓦斯涌出量，礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； k 已采采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，已采采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，1.101.25； n 生產(chǎn)采區(qū)個(gè)數(shù)；生產(chǎn)采區(qū)個(gè)數(shù)； qci 第第i 生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； Aci 第第i 生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)煤量，生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)煤量，t；第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)K、K”采空區(qū)瓦斯涌出系采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)數(shù)煤層屬性煤層屬性取值范圍取值范圍取值原則取值原則生產(chǎn)采生產(chǎn)采區(qū)區(qū)K單一煤層單一煤層1.201.35A)對(duì)通風(fēng)管理水平較高，開采煤對(duì)

33、通風(fēng)管理水平較高，開采煤層厚度適中，丟煤較少，煤層層數(shù)層厚度適中，丟煤較少，煤層層數(shù)較少的礦井（或采區(qū)）應(yīng)取下限值。較少的礦井（或采區(qū)）應(yīng)取下限值。B)對(duì)通風(fēng)管理水平較差，開采中對(duì)通風(fēng)管理水平較差，開采中厚以上煤層且煤層層數(shù)較多的礦井厚以上煤層且煤層層數(shù)較多的礦井或采區(qū)，應(yīng)取上限值?；虿蓞^(qū)，應(yīng)取上限值。近距離群煤近距離群煤層層1.251.45已采采已采采區(qū)區(qū)K”單一煤層單一煤層1.151.25近距離群煤近距離群煤層層1.251.45第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.5.3 7.5.3 現(xiàn)有預(yù)測(cè)方法討論現(xiàn)有預(yù)測(cè)方法討論 由于礦山統(tǒng)計(jì)法僅考慮瓦斯涌出量與由于礦山統(tǒng)計(jì)法僅考慮瓦斯涌出量與開采深度開采深度

34、一個(gè)因一個(gè)因素之間的關(guān)系，故其素之間的關(guān)系，故其適用范圍受到一定的限制適用范圍受到一定的限制。對(duì)于地質(zhì)。對(duì)于地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦井，條件簡(jiǎn)單的礦井，瓦斯涌出量的變化主要受開采深度的影瓦斯涌出量的變化主要受開采深度的影響，預(yù)測(cè)結(jié)果可以滿足生產(chǎn)要求響，預(yù)測(cè)結(jié)果可以滿足生產(chǎn)要求。而在很多生產(chǎn)礦井，由。而在很多生產(chǎn)礦井，由于礦井地質(zhì)條件的變化，瓦斯涌出量除了與開采深度有關(guān)于礦井地質(zhì)條件的變化，瓦斯涌出量除了與開采深度有關(guān)以外，與其它地質(zhì)因素也存在較密切的關(guān)系。在這種情況以外，與其它地質(zhì)因素也存在較密切的關(guān)系。在這種情況下，只考慮開采深度的預(yù)測(cè)方法將難以達(dá)到生產(chǎn)要求的預(yù)下，只考慮開采深度的預(yù)測(cè)方法將難以達(dá)到

35、生產(chǎn)要求的預(yù)測(cè)精度。測(cè)精度。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 經(jīng)過近二、三十年不斷的研究發(fā)展，目前已基本上達(dá)到實(shí)經(jīng)過近二、三十年不斷的研究發(fā)展，目前已基本上達(dá)到實(shí)用化階段。在實(shí)際應(yīng)用中還存在的問題是：用化階段。在實(shí)際應(yīng)用中還存在的問題是： （1 1）由于瓦斯含量法依靠煤層瓦斯含量測(cè)定值的可靠性和）由于瓦斯含量法依靠煤層瓦斯含量測(cè)定值的可靠性和含量點(diǎn)的分布及密度。如果預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)只有很少或沒有的瓦斯含含量點(diǎn)的分布及密度。如果預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)只有很少或沒有的瓦斯含量測(cè)定點(diǎn)（這種情況在地方煤礦是比較普遍的），那么第一步量測(cè)定點(diǎn)（這種情況在地方煤礦是比較普遍的），那么第一步的瓦斯含量預(yù)測(cè)就不可靠，由此而進(jìn)行的瓦斯涌出量

36、預(yù)測(cè)，其的瓦斯含量預(yù)測(cè)就不可靠，由此而進(jìn)行的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，其精度將難以保證。精度將難以保證。 （2 2）國(guó)內(nèi)外這類預(yù)測(cè)方法有近十種，各種方法所考慮的影）國(guó)內(nèi)外這類預(yù)測(cè)方法有近十種，各種方法所考慮的影響因素、物理模型不不同，形成了不同的計(jì)算公式。對(duì)同一礦響因素、物理模型不不同，形成了不同的計(jì)算公式。對(duì)同一礦井采用不同的瓦斯含量法，其預(yù)測(cè)結(jié)果相差較大。井采用不同的瓦斯含量法，其預(yù)測(cè)結(jié)果相差較大。第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)7.5.4 7.5.4 瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型法瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型法 通過瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究，分析瓦斯涌出量的變化規(guī)律，篩通過瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究，分析瓦斯涌出量的變化規(guī)律，篩選影響瓦斯涌出量

37、變化的選影響瓦斯涌出量變化的主要地質(zhì)因素主要地質(zhì)因素；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)礦；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)礦井已采地區(qū)的瓦斯涌出量井已采地區(qū)的瓦斯涌出量實(shí)測(cè)資料和相關(guān)的地質(zhì)資料實(shí)測(cè)資料和相關(guān)的地質(zhì)資料，綜合考，綜合考慮包括慮包括開采深度開采深度在內(nèi)的多種影響因素，采用一定的數(shù)學(xué)方法，在內(nèi)的多種影響因素，采用一定的數(shù)學(xué)方法，建立預(yù)測(cè)瓦斯涌出量的建立預(yù)測(cè)瓦斯涌出量的多變量數(shù)學(xué)模型多變量數(shù)學(xué)模型（預(yù)測(cè)方程）；利用所（預(yù)測(cè)方程）；利用所建立的數(shù)學(xué)模型，對(duì)礦井未采區(qū)域的瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)。建立的數(shù)學(xué)模型，對(duì)礦井未采區(qū)域的瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)。l基本原理基本原理第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型法采用瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)

38、模型法采用數(shù)量化理論數(shù)量化理論作為建模工具。數(shù)作為建模工具。數(shù)理化理論理化理論是數(shù)量化理論的方法之一，用于解決從定性的或兼是數(shù)量化理論的方法之一，用于解決從定性的或兼有定量的自變量出發(fā)對(duì)因變量的預(yù)測(cè)問題。有定量的自變量出發(fā)對(duì)因變量的預(yù)測(cè)問題。 在瓦斯地質(zhì)相關(guān)因素定量分析中，某些地質(zhì)因素難以定量在瓦斯地質(zhì)相關(guān)因素定量分析中，某些地質(zhì)因素難以定量化，如煤層的頂、底板巖性，只是某種屬性的描述，而沒有量化，如煤層的頂、底板巖性，只是某種屬性的描述，而沒有量的概念，這類變量稱為的概念，這類變量稱為定性變量定性變量。某些定性變量有時(shí)是影響瓦。某些定性變量有時(shí)是影響瓦斯涌出量變化的主要因素。另外，在實(shí)際應(yīng)用

39、中如果某些定量斯涌出量變化的主要因素。另外，在實(shí)際應(yīng)用中如果某些定量變量對(duì)瓦斯涌出的變量對(duì)瓦斯涌出的影響是趨勢(shì)性影響是趨勢(shì)性的，將其轉(zhuǎn)化為定性變量參加的，將其轉(zhuǎn)化為定性變量參加建立數(shù)學(xué)模型可能會(huì)得到更好的預(yù)測(cè)效果。建立數(shù)學(xué)模型可能會(huì)得到更好的預(yù)測(cè)效果。l理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)第七章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) (1)(1)分析影響瓦斯涌出的因素分析影響瓦斯涌出的因素l預(yù)測(cè)方法及步驟預(yù)測(cè)方法及步驟瓦斯涌出的影響因素瓦斯涌出的影響因素地質(zhì)因素地質(zhì)因素開采因素開采因素煤煤 層層 圍圍 巖巖煤層組合特征煤層組合特征煤的變質(zhì)程度煤的變質(zhì)程度煤厚及其變化煤厚及其變化地地 質(zhì)質(zhì) 構(gòu)構(gòu) 造造水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件巖巖 漿漿 侵侵 入入煤層埋