4講煤層瓦斯流動及涌出規(guī)律

1、第四講煤層瓦斯流動及涌出規(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、掌握煤礦瓦斯等級鑒定方法章節(jié)提綱一、煤層瓦斯流場分類二、瓦斯流動理論三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法四、煤礦瓦斯等級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方式孔隙直徑為10-510-4，瓦斯流動表現(xiàn)為自由擴散或慢速的層流滲透孔隙直徑為10-4210-4 cm，瓦斯流動為層流滲透孔徑大于 210-4 cm，瓦斯流動表現(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，瓦斯流動屬于分子擴散孔徑小于310-7cm，出現(xiàn)瓦斯表面擴散和固體中的擴散一、煤層瓦斯流場分類煤層瓦斯流動單向流動示意圖1- 流線；2-等壓線；3-巷道單向流動煤層瓦斯沿單一方向流動，流線相互平行一、煤層瓦斯流場分類煤層瓦斯流動形態(tài)徑向流動示意圖1- 流線；2-等壓線；3-鉆孔徑向流動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形態(tài)球向流動示意圖1- 揭開煤層的掘進工作面；2-等壓線；3-流線球向流動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形態(tài)上述三種流動是按照流場的空間流向分類的基本形式。在實際

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，實際井巷和鉆孔中的瓦斯流動是復(fù)雜的，有時可能是幾種基本流動的綜合。工程分類煤層中的位置流場類型備注巷道巷道高度 煤層厚度單向流動開始為徑向流動，排放一段時間后，轉(zhuǎn)化為單向流動巷道高度煤層厚度單向流動鉆孔穿層鉆孔（包括地面鉆孔）徑向流動順層鉆孔單向流動開始為徑向流動，抽采一段時間后，轉(zhuǎn)化為單向流動一、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穩(wěn)定流場在穩(wěn)定流場中，任何一點的瓦斯流速、流向和壓力均不隨時間而變化，故而稱其中的瓦斯流動為穩(wěn)定性流動具有固定的瓦斯源；出口和入口的瓦斯壓力不隨時間而變化；煤層僅僅是瓦

4、斯流過的通道，所以流場各個點的瓦斯壓力也不變。非穩(wěn)定流場在非穩(wěn)定性流場中，流場中任何一點的瓦斯流速、流向和壓力都隨時間而發(fā)生變化，其內(nèi)的瓦斯流動為非穩(wěn)定性流動沒有固定的瓦斯源，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，流動場不斷擴大；各點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 瓦斯流動理論礦井瓦斯防治課程第四講二、瓦斯流動理論線性瓦斯?jié)B流理論認(rèn)為，煤層內(nèi)瓦斯運移基本符合線性滲透定律達西定律（Darcys law）達西定律:v流速，m/s瓦斯動力粘度系數(shù)，Pa sK 煤層的滲透率，m2dx 與流體流動方向一致的極小長度，mdp 在dx長度內(nèi)的壓差，Pa非線性瓦斯流動理論二、瓦斯流動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)中的擴散機理的研究，可以用表示孔隙直徑和分子運動平均自由程相對大小的諾森數(shù)Kn：d孔隙平均直徑，m氣體分子的平均自由程，m擴散分類諾森數(shù) KnKn10Kn0.10.1Kn10分類菲克型擴散諾森型擴散過渡性

6、擴散瓦斯擴散理論二、瓦斯流動理論對于含瓦斯煤體來說，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，因此擴散是由于瓦斯氣體分子之間的無規(guī)則運動引起的，可以用菲克擴散定律去描述。 J瓦斯氣體通過單位面積的擴散速度，kg/(s m2) C/X沿擴散方向的濃度梯度Df 菲克擴散系數(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)有效擴散系數(shù)：擴散路徑因孔隙通道的曲折而增長，孔截面收縮使擴散流動阻力增大，實際擴散通量減少。J瓦斯氣體在煤層內(nèi)的有效擴散系數(shù)，m2/s有效表面孔隙率 曲折因子，為修正擴散路徑變化而引入的。二、瓦斯流動理論 瓦斯?jié)B透與擴散理論認(rèn)為，煤層內(nèi)

7、瓦斯運動是包含了滲透和擴散的混合流動過程。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，塊煤內(nèi)部的瓦斯解吸，向裂隙擴散，因此煤層中瓦斯的滲透率和介質(zhì)的擴散性共同決定了瓦斯的流動狀況。 瓦斯?jié)B透-擴散理論二、瓦斯流動理論低雷諾數(shù)區(qū)，Re100 ，為紊流，慣性力占優(yōu)勢，流動阻力和流速的平方成正比。多孔介質(zhì)中流動狀態(tài)及其規(guī)律的變化非線性瓦斯流動理論二、瓦斯流動理論隨著煤層瓦斯流動機理研究的深化，許多學(xué)者用流體巖石相互作用機制認(rèn)識煤層內(nèi)瓦斯運移過程，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，以及進一步完善理論模型及測試技術(shù)和手段，成為當(dāng)今推動煤層瓦斯?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、進行礦井通風(fēng)計算等方面的依據(jù)。對應(yīng)于整個礦井的叫礦井瓦斯涌出量，對應(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相對量，m3/t； 絕對量，m3/d; A日產(chǎn)量，t/d。相對瓦斯涌出量絕對瓦斯涌出量絕對瓦斯涌出量，在單位時間內(nèi)涌出的瓦斯量，單位 m3/min或 m

9、3/d；相對瓦斯涌出量，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方法 計算出礦井在一定生產(chǎn)時期、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，礦井進行瓦斯抽放時包括抽放瓦斯量。 屬于絕對瓦斯涌出量？相對瓦斯涌出量？ 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間、空間上的分布形式。普通涌出 長時間地、均勻地從煤體中涌出瓦斯。 特點：時間上：連續(xù)不斷 空間上：普遍存在

10、涌出強度：緩慢、均勻。特殊涌出礦井生產(chǎn)過程中，在某些特定地點、突然地于一段時間內(nèi)大量涌出 瓦斯的現(xiàn)象。特點：時間上：突然地、不均勻的間斷涌出 空間上：非普遍存在 涌出強度：產(chǎn)生動力破壞。 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，瓦斯主要來自煤層暴露面和采落的煤炭。對于煤層群或單一煤層附近有瓦斯含量較大的巖層，受采動的影響，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，瓦斯涌出量會大于煤層瓦斯含量。例如淮南謝二、謝三兩個礦井，開采13號煤層，采區(qū)相

11、對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，對于從煤層暴露面涌出的瓦斯量影響甚微，但對采空區(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，井巷空氣絕對壓力減小，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.礦井達產(chǎn)之前 b.礦井達產(chǎn)后 c.開采工作逐漸收縮絕對瓦斯涌出量隨著開拓范圍的擴大而增加，絕對瓦斯涌出量大致正比于產(chǎn)量。絕對瓦斯涌出量基本隨產(chǎn)量變化并在一個穩(wěn)定數(shù)值上下波動。相對瓦斯涌出量，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，相對瓦斯涌出量有明顯變化。絕對瓦斯涌出量又隨產(chǎn)量的減少而減少，并最終穩(wěn)定在某一數(shù)值，這時相對瓦斯涌出量數(shù)值又會因產(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。回采工作面周期來壓時，瓦斯涌出量也會大大增加。(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)涌出的特點是，初期瓦斯涌出的強度大，然后大致按指數(shù)函數(shù)的關(guān)系逐漸衰減;落煤時瓦斯涌出量大于其它工序。綜合機械化工作面推進度快，產(chǎn)量高，在瓦斯含量大的煤層內(nèi)工作時，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，瓦斯涌出量和風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葧l(fā)生擾動，但很快就會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环€(wěn)定狀態(tài)。單一煤層回采時，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，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，因負(fù)壓和采空區(qū)漏風(fēng)的加大，絕對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)過一段時間，絕對瓦斯涌出量恢復(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，情況相反。所以采區(qū)風(fēng)量調(diào)節(jié)時，特別是增加風(fēng)量時，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涌入工作面，加之進風(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、回風(fēng)側(cè)的通風(fēng)壓差較大，就會造成采空區(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，無論是瓦斯?jié)舛龋€是絕對瓦斯涌出量都影響不大。 但是對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，對加強通風(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，它保持相對穩(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。 煤礦瓦斯平衡針對瓦斯來源的不同有如下分類：按水平、翼、采區(qū)來進行平衡（風(fēng)量分配依據(jù)）；按掘進區(qū)、回采區(qū)與老空區(qū)進行平衡（瓦斯治理工作的基礎(chǔ)）；按開采層、鄰近層進行平衡（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)計說明書 （2）煤礦地質(zhì)報告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)計法 分源預(yù)測法 礦山統(tǒng)計法的實質(zhì)是根據(jù)對本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，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，計算回采工作面、掘進工作面、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，各個瓦斯源涌出瓦斯量的大小，來預(yù)計煤礦各個時期（如投產(chǎn)期、達標(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瓦斯涌出量與開采深度的數(shù)據(jù)，按統(tǒng)計規(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 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)來計算；K3 采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對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 采用長壁前進式回采時， h掘進巷道預(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 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個鄰近層煤層厚度，m； 工作面采高，m； 第i個鄰近層瓦斯涌出率，% ；當(dāng)鄰近層位于冒落帶中時，當(dāng)采高 4.5m時，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巷道平均掘進速度，m/min；L巷道長度，m；q0煤壁瓦斯涌出強度，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掘進巷道斷面積，m2 ；v巷道平均掘進速度，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）掘進落煤的瓦斯涌出量 q4q3分源預(yù)測法 掘進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個回采工作面相對瓦斯涌出量，m3/t；Ai第i個回采工作面的日產(chǎn)量，t；q掘i第i個掘進工作面絕對瓦斯涌出量，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個采區(qū)相對瓦斯涌出量，m3/t；A0i第i個采區(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給定時間內(nèi)瓦斯涌出不均系數(shù)； Qmax該時間內(nèi)的最大瓦斯涌出量，m3/min； Qa該時間內(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 時的絕對瓦斯涌出量。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)計法是根據(jù)煤礦已往生產(chǎn)中獲得的大量的相對瓦斯涌出量與開采深度的數(shù)據(jù)，按統(tǒng)計規(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： 第一步計算相對瓦斯涌出量梯度值（剔除異常點）； 第二步計算深部待采煤層的相對瓦斯涌出量。 礦山統(tǒng)計法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法qc開采深度（H）時，月平均相對瓦斯涌出量，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）處的相對瓦斯涌出量。月平均相對瓦斯涌出量 礦山統(tǒng)計法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法Hi、Ai第i個采區(qū)的開采深度和產(chǎn)量；n該月開采的采區(qū)數(shù)。計算加權(quán)開采深度Hw 礦山統(tǒng)計法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法相對瓦斯涌出量梯度的確定q2在H2深度開采時的相對瓦斯涌出量，m3/t；q1在H1深度開采時的相對瓦斯涌出量，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)時取1。礦山統(tǒng)計法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法q礦

28、井相對瓦斯涌出量，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)計法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法加權(quán)開采深度/m相對瓦斯涌出量/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)計法 例題三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法 解：利用公式計算瓦斯涌出量梯度：500m處實測值為41.5m3/t，預(yù)測誤差為3.7%。500m處的相對瓦斯涌出量為：礦

29、山統(tǒng)計法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法相似性。已回采2個以上水平，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)計礦井所需風(fēng)量時，須考慮瓦斯涌出不均系數(shù)。使用礦山統(tǒng)計法應(yīng)注意的問題礦山統(tǒng)計法三、煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法第四部分 煤礦瓦斯等級鑒定礦井瓦斯防治課程第四講 礦井瓦斯等級劃分為： （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 曾考慮劃分為兩級四、煤礦瓦斯等級鑒定煤礦瓦斯等級劃分 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)未完成突出危險性鑒定的。 礦山統(tǒng)計法 突出礦井四、煤礦瓦斯等級鑒定 具備下列情形之一的礦井為高瓦斯礦井：（一）礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t；（二）礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min；（三）礦井任一掘進工作面絕對瓦斯涌出量大于3m3/min；（四）礦井任一采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m3/min。 高瓦斯礦井煤礦瓦斯等級劃分四、煤礦瓦斯等級鑒定 同時滿足以下條件的礦井為瓦斯礦井：（一）礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3/t；（二）礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3/min；（三）礦井各掘進工

31、作面絕對瓦斯涌出量均小于或等于3m3/min；（四）礦井各采煤工作面絕對瓦斯涌出量均小于或等于5m3/min。 瓦斯礦井煤礦瓦斯等級劃分四、煤礦瓦斯等級鑒定鑒定開始前應(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、計劃測定路線等。鑒定時間應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件選擇在礦井絕對瓦斯涌出量最大的月份，且在礦井正常生產(chǎn)時進行。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個班（或4個班）、每班3次進行。 鑒定組織 鑒定條件（時間、生產(chǎn)、測定）煤礦瓦斯等級劃分四、煤礦瓦斯等級鑒定 組織條件 鑒定前必須編制礦井瓦斯等級鑒定計劃，做好組織分工、進行人員培訓(xùn)； 儀器準(zhǔn)備條件 測定前

32、對采用的所有儀器、儀表進行檢查，保證其準(zhǔn)確性，確保儀器儀表在其計量檢定證的有效期內(nèi)使用。 鑒定組織 鑒定條件（時間、生產(chǎn)、測定） 煤礦瓦斯等級鑒定方法四、煤礦瓦斯等級鑒定 生產(chǎn)條件 在正常生產(chǎn)條件下進行鑒定； 礦井實際產(chǎn)量達到該區(qū)域正常產(chǎn)量的60以上的條件。 時間條件 根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇礦井絕對瓦斯涌出量最大的月份（一般選在 7、8、9三月的較多）進行鑒定。 在鑒定月的上、中、下旬中各取一天（間隔10天），每天分三個班（或四個班）進行測定工作，每班測三次，即“三個三”。 鑒定組織 鑒定條件（時間、生產(chǎn)、測定）煤礦瓦斯等級鑒定方法四、煤礦瓦斯等級鑒定 鑒定工作應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確測定風(fēng)量、瓦斯?jié)舛取⒍趸紳舛燃皽囟?、氣壓等參?shù)；統(tǒng)計井下瓦斯抽采量、月產(chǎn)煤量；全面收集煤層瓦斯壓力、動力現(xiàn)象及預(yù)兆、瓦斯噴出、鄰近礦井瓦斯等級等資料。 鑒定實測數(shù)據(jù)與最近6個月以來礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)、通風(fēng)報表和產(chǎn)量報表數(shù)據(jù)相差超過10%的應(yīng)當(dāng)分析原因，必要時應(yīng)當(dāng)重新測定。 煤礦瓦斯等級鑒定方法四、煤礦瓦斯等級鑒定 測點應(yīng)布置在進、回風(fēng)巷測風(fēng)站（包括主通風(fēng)機風(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。每一測定班應(yīng)在同一時間段選定生產(chǎn)正常時間進行測定。 鑒定組織 鑒定