煤礦采掘工作面風(fēng)排瓦斯涌出量反算殘余瓦斯含量計(jì)算說明書

大方縣轄區(qū)煤礦風(fēng)排瓦斯涌出量反算煤層殘余瓦斯含量重慶煤科院大方服務(wù)站編制二o二一年三月前百煤層瓦斯含量是煤礦礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)、煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)以及礦井瓦斯災(zāi)害防治的基礎(chǔ)。目前，煤層瓦斯含量主要依靠勘探和生產(chǎn)采掘期間實(shí)測(cè)獲得，數(shù)據(jù)來源單一，與礦井采掘期間風(fēng)排瓦斯涌出量、抽放量、產(chǎn)量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性較差。為了實(shí)時(shí)反映煤礦采掘工作面正常生產(chǎn)期間對(duì)應(yīng)的瓦斯含量，綜合對(duì)正常生產(chǎn)狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的區(qū)域瓦斯治理可靠性、安全性進(jìn)行分析研判，確保各煤礦采掘工作面實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。依據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》(AQ1018-2006)相關(guān)計(jì)算方法，通過實(shí)測(cè)采掘工作面瓦斯涌出量反算煤層殘余瓦斯含量。該計(jì)算方法基礎(chǔ)數(shù)據(jù)瞬時(shí)性較強(qiáng)，僅能反映井下實(shí)測(cè)風(fēng)量和瓦斯等數(shù)據(jù)前后較短時(shí)間段內(nèi)對(duì)應(yīng)的采掘工作面的瓦斯含量相對(duì)附存狀態(tài)。采掘工作面靜態(tài)狀態(tài)和生產(chǎn)狀態(tài)下實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)反算的瓦斯含量差別較大，所以強(qiáng)調(diào)盡可能在生產(chǎn)狀態(tài)下進(jìn)行風(fēng)量測(cè)定和瓦斯?jié)舛葴y(cè)定，且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)風(fēng)人員和瓦檢員要求較高，必須嚴(yán)格對(duì)實(shí)測(cè)人員進(jìn)行風(fēng)表和光學(xué)瓦斯檢測(cè)儀操作規(guī)程的培訓(xùn)，確保實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)反映生產(chǎn)狀態(tài)下實(shí)際情況。一、回采工作面瓦斯涌出量反算殘余瓦斯含量(一)回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量按式(1)計(jì)算：q采=q1+q? 11)式中：q1——開采層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；q2——鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；1、薄及中厚煤層不分層開采時(shí)，開采層相對(duì)瓦斯涌出量q1按下式計(jì)算：q廣K1-K2-K3-1m/M)?(%-WJ 12)式中：K1——圍巖瓦斯涌出系數(shù)，K1值選取范圍1.1?1.3；K2——工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，用回采率的倒數(shù)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——工作面采高；%——煤層原始瓦斯含量，m3/t；叫——運(yùn)出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3/t。2、厚煤層分層開采時(shí)，開采層瓦斯涌出量計(jì)算公式為：q1=K1-K2-K3-Kf-1m/M)?(%-WJ 13)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)。說明：大方縣轄區(qū)煤礦現(xiàn)有開采煤層暫無分層開采情況。3、鄰近層瓦斯涌出量q2按下式計(jì)算：q2=Z(W-w)m*n 14)hiciMi式中：q2——鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；mi——第i個(gè)鄰近層煤層厚度，m；M——工作面采高，m；n.——第i個(gè)鄰近層瓦斯排放率；IWhi——第i個(gè)鄰近層煤層原始瓦斯含量，m3/t；若無實(shí)測(cè)值，參照開采層選??；Wci——第i個(gè)鄰近層煤層殘存瓦斯含量，m3/t；若無實(shí)測(cè)值，參照開采層選取。鄰近層瓦斯排放率n與鄰近層至開采層的間距有關(guān)；當(dāng)鄰近層位于冒落帶

中時(shí)n=1；當(dāng)采高小于4.5m的條件，n按下式計(jì)算或按圖1選取。式中：h―――第i鄰近層與開采層垂直距離，m；Ihp――受開采層采動(dòng)影響頂板底巖層形成貫穿裂隙，鄰近層向工作面釋放卸壓瓦斯的巖層破壞范圍，m。10080604020緩傾斜煤J20406080100上鄰近層204060801001Kj,100%層下鄰近層\——<J--傾斜、急傾斜煤層弓下鄰近層圖1鄰近層瓦斯排放率與層間距的關(guān)系曲線（二）回采工作面實(shí)測(cè)瓦斯涌出量反算殘余瓦斯含量：計(jì)算方法：煤礦正?；夭汕闆r下實(shí)測(cè)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴（%）和風(fēng)量Q（m3/min），計(jì)算出正常生產(chǎn)狀態(tài)下瓦斯涌出量q排（m3/min），其中q排包括開采層絕對(duì)瓦斯涌出量q1絕（m3/min）和鄰近層絕對(duì)瓦斯涌出量q2絕（m3/min）；煤礦未回采情況下實(shí)測(cè)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴靜（％）和風(fēng)量Q靜（m3/min），計(jì)算出靜態(tài)下瓦斯涌出量q排靜（m3/min），其中q排靜包括開采層絕對(duì)瓦斯涌出量q1絕靜（m3/min）和鄰近層絕對(duì)瓦斯涌出量q2絕靜（m3/min）。具體步驟如下：說明：回采工作面正常生產(chǎn)狀態(tài)下和靜態(tài)下鄰近層均有瓦斯涌出，所以不需要重復(fù)計(jì)算。步驟1:實(shí)測(cè)煤礦正?；夭汕闆r下回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴(%)和風(fēng)量Q(m3/min),根據(jù)實(shí)際測(cè)定結(jié)果計(jì)算得出回采工作面風(fēng)排瓦斯量q排(m3/min)：q排=(C*Q)/100 (5)實(shí)測(cè)煤礦未回采情況下回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴靜(％)和風(fēng)量Q靜(m3/min),根據(jù)實(shí)際測(cè)定結(jié)果計(jì)算得出回采工作面風(fēng)排瓦斯量q排靜(m3/min)：q排靜=(C靜*Q靜)/100 (6)假設(shè)實(shí)測(cè)煤礦正?；夭汕闆r下回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴為0.52%,風(fēng)量Q為800m3/min,則：q排=(C*Q)/100=(0.52*800)/100=4.16m3/min；實(shí)測(cè)煤礦未回采情況下回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴為0.12%,風(fēng)量Q為800m3/min,則：q排靜=(C靜*Q靜)/100=(0.12*800)/100=0.96m3/min；步驟2：確定煤礦正?；夭汕闆r下當(dāng)班生產(chǎn)煤量(t),正常生產(chǎn)班次時(shí)間(按一個(gè)正常生產(chǎn)班次為8小時(shí)，即T=8h=480min),計(jì)算可得正?；夭汕闆r下落煤時(shí)相對(duì)瓦斯涌量外(已排除鄰近層瓦斯涌出量的影響，即q采=q1)：即：q廣((q排-q排靜)*T*60)/t(m3/t) (7)假設(shè)當(dāng)班生產(chǎn)煤量t為600t,則：q1=((q排—q排靜)*T)/t=((4.16—0.96)*480)/600=2.56m3/t步驟3：q廣K1-K2-K3-(m/M)?(%-WJ (2)確定公式(2)中相關(guān)參數(shù)：K1為圍巖瓦斯涌出系數(shù)，一般為1.1?1.3,全部垮落法管理頂板取1.3,碳質(zhì)泥巖較多，有一定瓦斯涌出這種情況K1取1.3,砂質(zhì)泥巖等瓦斯涌出較少的情況K1取1.2,頂板基本無瓦斯涌出K1取1.1；K2為工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，為回采率的倒數(shù)，根據(jù)作業(yè)規(guī)程提供數(shù)據(jù)來計(jì)算，如回采率為95%,則K2為100:95=1.05；K3為采區(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)，可忽略不計(jì)；m為開采層厚度，即為煤層厚度；當(dāng)開采層厚度m大于工作面采高M(jìn)時(shí)，

m/M=1。如順河煤礦工作面采高M(jìn)為4m,開采層厚度m為4.2m,則m/M=1,而不是4.2/4=1.05,受頂煤瓦斯涌出影響，圍巖瓦斯涌出系數(shù)K1只能取1.3。M為工作面采高，即工作面高度；如新果煤礦工作面采高M(jìn)為2.2m，開采層厚度m為1.4m，貝Um/M=1.4/2.2=0.64；將公式(2)中(W0-Wc)視為一個(gè)整體，記為Wj(m3/t),稱為可解析瓦斯含量，則：q1=K1-K2-K3-(m/M)?(%-叱)=Ki'K2，K3,(m/M)-WjoWj=q1/(K1-K2-K3-(m/M))=2.56/(1.3-1.05-0.64)=2.93m3/t步驟4：反算得出殘余瓦斯含量，依據(jù)上述計(jì)算得出Wj之后，然后根據(jù)煤礦開采煤層吸附常數(shù)和工業(yè)分析參數(shù)計(jì)算得出Wc(m3/t),Wc為殘存瓦斯含量，則殘余瓦斯含量結(jié)果為：W=Wj+Wc (8)假設(shè)殘存瓦斯含量Wc為2.66m3/t,則：W=Wj+Wc=2.93+2.66=5.59m3/to即通過實(shí)測(cè)瓦斯涌出量反算的殘余瓦斯含量為5.59m3/t。二、煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量反算殘余瓦斯含量(9)(一)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量按式((9)q-3+q4式中：q掘——掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；q3——掘進(jìn)工作面煤壁瓦斯涌出量，m3/min；q4 掘進(jìn)工作面落煤瓦斯涌出量，m3/min。(二)掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量采用式(10)計(jì)算：(10)q3—D*v,q0,(2、L/v—1(10)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=2m0,m0為煤層厚度；對(duì)于厚煤層，D=2h+b,h及b分別為巷道的高度及寬度；L—巷道長(zhǎng)度，m；v 巷道平均掘進(jìn)進(jìn)度，m/min；q0——煤壁初始瓦斯涌出量，m3/m2?min,按式(11)計(jì)算：q0=0.026[0.0004(Vr)2+0.16]-W0 (11)式中：Vr一煤中揮發(fā)分含量，%；W0——煤層原始瓦斯含量，m3/t。(三)掘進(jìn)巷道落煤的瓦斯涌出量采用式(12)計(jì)算q4=S-vy(W0—Wc) (12)式中：q4——掘進(jìn)巷道落煤的瓦斯涌出量，m3/min；S——煤巷掘進(jìn)斷面積，m2；v 巷道平均掘進(jìn)進(jìn)度，m/min；Y——煤的密度，m3/t；W0——煤層原始瓦斯含量，m3/t；Wc——運(yùn)出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3/t。(四)煤巷掘進(jìn)工作面殘余瓦斯含量反算步驟：計(jì)算方法：煤礦正常掘進(jìn)情況下實(shí)測(cè)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴(%)和風(fēng)量Q(m3/min),計(jì)算出正常掘進(jìn)狀態(tài)下瓦斯涌出量q掘(m0min),q掘包括煤壁絕對(duì)瓦斯涌出量q3(m3/min)和落煤絕對(duì)瓦斯涌出量q4(m3/min)；煤礦未掘進(jìn)情況下實(shí)測(cè)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴靜(％)和風(fēng)量Q靜(m3/min),計(jì)算出正常生產(chǎn)狀態(tài)下瓦斯涌出量q靜(m3/min)。具體步驟如下：步驟1:實(shí)測(cè)煤礦正常掘進(jìn)情況下回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴(%)和風(fēng)量Q(m3/min),根據(jù)實(shí)際測(cè)定結(jié)果計(jì)算得出回采工作面風(fēng)排瓦斯量q掘(m3/min)：q掘二(C*Q)/100 (13)實(shí)測(cè)煤礦未掘進(jìn)情況下回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴靜(％)和風(fēng)量Q靜(m3/min),根據(jù)實(shí)際測(cè)定結(jié)果計(jì)算得出回采工作面風(fēng)排瓦斯量q排靜(m3/min)：q>=(C靜*Q靜)/100 (14)假設(shè)實(shí)測(cè)煤礦正常掘進(jìn)情況下回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴為0.46%,風(fēng)量Q為600m3/min,則：q掘=(C*Q)/100=(0.46*600)/100=2.76m3/min；假設(shè)實(shí)測(cè)煤礦未掘進(jìn)情況下回風(fēng)流瓦斯?jié)舛菴為0.24%,風(fēng)量Q為600m/min,則：q靜二(CJQ靜)/100=(0.24*600)"g.Mm/mm。步驟2：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)風(fēng)排瓦斯涌出量，將(12)式中(W0—Wc)合為一個(gè)數(shù)值為Wj(可解析瓦斯含量)，即q4=SvyWj二q掘一q靜，其中可確定煤礦掘進(jìn)巷道斷面積S(m2)和當(dāng)班正常掘進(jìn)巷道掘進(jìn)速度v(m/min)。假設(shè)巷道斷面積S為12.6m2,巷道掘進(jìn)速度v為0.01m/min，煤的密度y為1.52m3/t。則：q4=S-v-yWj二q掘-q靜=1.32m3/min。Wj=q4/(S-v-y)=1.32/(12.6-0.01-1.5