瓦斯涌出量的计算

1、回采工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量由开采层（包括围岩）和邻近层两部份组成，计算公式如下：q采=q1+q2式中：q采——回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；q1——开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；q2——邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；1、开采层瓦斯涌出量)(q03211cWWMmKKK－式中：K1——围岩瓦斯涌出系数；K2——回采工作面丢煤涌出系数，其值为回采率的倒数；K3——顺槽掘进预排系数，后退式回采，K3=（B-2b）/B；B——回采工作面长度，m；b——顺槽瓦斯预排宽度，m；m——开采层厚度，m；M——工作面采高，m；W0——煤层原始瓦斯含量，m3/t；Wc——煤层残存瓦斯含量，m3/t。2、邻近层瓦斯涌出量)(q012ciiiniiWWMm式中：q2——邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；i——邻近层瓦斯排放率，%；W0i——各邻近层原始瓦斯含量，m3/t；Wci——各邻近层残存瓦斯含量，m3/t；mi——各邻近层煤厚，m；其余符号意义同前。2、掘进面瓦斯涌出量计算掘进工作面瓦斯涌出来源包括两部份，一是暴露煤壁涌出瓦斯，二是破落煤块涌出瓦斯，其涌出量计算公式如下：q掘=q3+q4q3=D×V×q0×(21VL)q4=S×V×γ×(W0－Wc)式中：q掘——掘进面绝对瓦斯涌出量，m3/min；q3——掘进巷道煤壁绝对瓦斯涌出量，m3/min；q4——掘进巷道落煤绝对瓦斯涌出量，m3/min；D——巷道断面内暴露煤壁面周边长度，m；V——巷道平均掘进速度，m/min；L——掘进煤巷长度，m；q0——掘进面煤壁瓦斯涌出初速度，m3/（m2·min）；q0=0.026[0.0004×(Vr)2+0.16]×W0式中：Vr——掘进煤层原煤挥发份，%S——掘进煤巷断面积，m2；γ——原煤容重，t/m3；其余符号意义同前。3、采区瓦斯涌出量计算01i1A1440KnniiiiqAqq掘采‘区式中：q区——生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；K′——生产采区内采空区瓦斯涌出系数；q采i——第i个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；Ai——第i个回采工作面的日产量，t；q掘i——第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；Ao——生产采区平均日产量，t；4、矿井瓦斯涌出量n1i0i1iAKnoiiAqq区井式中：q井——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；q区i——第i个生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；Aoi——第i个生产采区平均日产量，t；K——已采采空区瓦斯涌出系数。风排瓦斯浓度计算风排瓦斯浓度按下式计算：n=100×q/（60×Q）式中：Q——矿井总风量，m3/s；q——矿井风排瓦斯量，m3/min；n——风排瓦斯浓度，%；停风区中瓦斯浓度超过0.8%或二氧化碳浓度超过1.5%,最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0%时，必须采取安全措施,控制风流排放瓦斯。（1）矿井+1190m总回风石门中瓦斯浓度超过0.70%，必须立即查明原因，进行处理。（2）采掘工作面回风巷风流中的瓦斯浓度超过0.8%时或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。（3）采掘工作面及其它作业地点风流中瓦斯浓度达到0.8%时，必须停止作业；爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破；采掘工作面及其它作业地点风流中、电动机或开关安设地点20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。（4）采掘工作面及其它巷道内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。（5）局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须首先检查瓦斯浓度，只有停风区中瓦斯浓度不超过0.8%和二氧化碳浓度不超过1.5%，且在局部通风机及开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度不超过0.5%时，方可人工开启局部通风机，恢复正常通风。3）检测仪器仪表的配备①瓦斯流量测定仪管道流量测量仪器有：孔板流量计、流量计等；测量钻孔瓦斯涌出量的仪器有：U型玻璃管流量计、容积式气体流量计等。②抽采管路压力测定仪器U型管压差计、单管汞柱压差计、气压计等。③瓦斯浓度检测仪器光学瓦斯检定器、热导式检测定器、国产瓦斯检定器及校正仪、高负压瓦斯采取器等。突水系数计算公式T=P/M式中：T——突水系数，MPa/m；p——底板隔水层承受的水头压力，MPa；M——底板隔水层厚度，m；本公式主要适用于回采和掘进工作面，如果底板隔水层实际厚度小于计算值时，就不安全。就全国实际资料来看，底板受构造破坏的块段突水系数一般不大于0.06MPa，正常块段不大于0.1MPa经计算得出15号煤层的最低开采标高为+735m；14号层最低开采标高为+568m；13号层最低开采标高为476m，9号层最低开采标高为+109m，5号层最低开采标高为+66m，而2号层最低开采标高可到-41m。可采煤层特征一览表煤层号层间距(m)两极值均值煤层厚度(m)两极值均值顶、底板岩性煤层结构煤层稳定性215～21180.76～1.250.89顶板：粉砂质泥岩少数泥岩底板：粘土岩简单全区可采，稳定可采率100%50.28～1.200.84顶板：泥岩及粉砂质泥岩底板：粘土岩简单大部可采，稳定性较差，可采率86%5.5～14.07.9591.19～1.581.39顶板：黑色泥岩底板：粘土岩简单全区可采，稳定、可采率100%47～8050～70130.79～1.681.24直接顶板：泥岩间接顶板：灰岩底板：粘土岩结构较复杂，多数含一层粘土岩夹矸全区可采，稳定可采率100%13～1915～16140.81～1.671.24顶板：灰岩、泥岩粉砂岩底板：泥质粉砂岩一般不含夹矸，少数点含1至2层粘土岩夹矸全区可采，稳定，可采率100%24～3228151.42～4.961.69顶板：页岩底板：铝土质粘土岩结构较复杂，少数点含1～2层粘土岩夹矸全区可采，稳定，可采率100%7.3瓦斯综合治理分析7.3.124202工作面瓦斯涌出量预测表7-3-1各煤层瓦斯参数表煤层编号瓦斯压力(MPa)瓦斯含量(m3/t·f)残存瓦斯量(m3/t·f)煤层透气性系数λ(m2/MPa2·d)20.9210.653.412.12～2.1731.0812.553.501.78～1.8941.5010.893.543.524～3.78551.4012.083.641.99～2.2361.7010.153.702.87～2.9982.0113.523.722.65～2.7592.2217.013.752.33～2.55102.3812.633.772.39～2.597.3.1.1瓦斯参数沙曲煤矿各煤层瓦斯参数见表7-3-1。7.3.1.2瓦斯涌出量预计1)瓦斯来源分析根据工作面邻近钻孔资料分析，该块段的4#煤层为突出煤层，上覆2#和3#煤层为可采薄煤层，下伏5#煤层为突出煤层。工作面4#煤层平均厚度2.56m，原始瓦斯含量X4=10.89m3/t·f；上覆2#煤平均厚度1.0m，原始瓦斯含量X2=10.65m3/t·f，距4#煤层平均层间距为16m；上覆3#煤平均厚度1.2m，原始瓦斯含量X3=12.55m3/t·f，距4#煤层平均层间距为1.3m；下伏5#煤平均厚度2.42m，原始瓦斯含量X5=12.08m3/t·f，距4#煤层平均层间距为5.56m；下伏6#煤平均厚度1.0m，原始瓦斯含量X5=10.15m3/t·f，距5#煤层平均层间距为14m。因此，工作面瓦斯主要来源为本煤层瓦斯和3#煤层卸压瓦斯及下部5#煤层瓦斯。(1)本煤层相对瓦斯涌出量预计)(·····054321cXXmMkkkkkq本式中q本——本煤层相对瓦斯涌出量，m3/t；k1——围岩瓦斯涌出系数，取1.2；k2——工作面残煤瓦斯涌出系数，为回采率的倒数，取1.05；k3——掘进工作面预排瓦斯影响系数，取值0.89；k3=(L-xb)/L=(210-2*12)/210=0.89k4——不同通风方式的瓦斯涌出系数，U形通风方式取值1.0；Y型通风取值1.3~1.5；本处取1.5。k5——本煤层抽采瓦斯影响系数，取值1.3；M——本煤层厚度，为2.56m；m——本煤层回采厚度，为2.5m；X0——本煤层原始瓦斯含量，取值10.89m3/t；Xc——本煤层残存瓦斯含量，取值3.54(m3/t)。计算得本煤层相对瓦斯涌出量：q本=1.2×1.05×0.89×1.5×1.3×2.56×(10.89-3.54)÷2.5=16.46(m3/t)(2)邻近煤层相对瓦斯涌出量预计niiiciiiiXkXXmMkq10706)·(·邻式中q邻——邻近煤层相对瓦斯涌出量，m3/t；k6——邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数，取1.3；ηi——第i个邻近煤层瓦斯排放率；Mi——第i个邻近煤层的煤层厚度；X0i——第i个邻近煤层原始瓦斯含量，m3/t；Xci——第i个邻近煤层残存瓦斯含量；iiiciXkX07)1)(1(，m3/t；k7i——第i个邻近煤层的瓦斯预抽率。上邻近层2#煤层瓦斯排放率η1=0.80，煤层厚度M1=1.0m，原始瓦斯含量X01=10.65m3/t，预抽率k71=0，残存瓦斯含量Xc1=3.41m3/t；上邻近层3#煤层瓦斯排放率η2=1.0，煤层厚度M2=1.2m，原始瓦斯含量X02=12.55m3/t，预抽率k72=0，残存瓦斯含量Xc2=3.50m3/t；下邻近层5#煤层瓦斯排放率η3=0.95，煤层厚度M3=2.42m，原始瓦斯含量X03=12.08m3/t，预抽率k73=0，残存瓦斯含量Xc3=3.64m3/t；下邻近层6#煤层瓦斯排放率η4=0.80，煤层厚度M4=1.0m，原始瓦斯含量X04=10.15m3/t，预抽率k74=0，残存瓦斯含量Xc4=3.70m3/t。上邻近层2#煤层相对瓦斯涌出量：)41.365.10(5.20.180.03.11邻q=3.01(m3/t)上邻近层3#煤层相对瓦斯涌出量：)50.355.12(5.22.10.13.12邻q=5.65(m3/t)下邻近层5#煤层相对瓦斯涌出量：)64.308.12(5.242.295.03.13邻q=10.09(m3/t)下邻近层6#煤层相对瓦斯涌出量：)70.315.10(5.20.180.03.14邻q=2.68(m3/t)邻近层煤层相对瓦斯涌出量：q邻=q邻1+q邻2+q邻3+q邻4=3.01+5.65+10.09+2.68=21.43(m3/t)(3)24202采面相对瓦斯涌出量q采=q本+q邻=16.46+21.43=37.89(m3/t)其中，本煤层瓦斯涌出占43%，邻近层瓦斯涌出占57%。(4)24202采面绝对瓦斯涌出量24202工作面绝对瓦斯涌出量为：6024AqQq采其中Qq——预计工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；q采——回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；A——工作面设计日产。表7-3-2显示了不同日产量时，24202工作面绝对瓦斯涌出量的变化情况。表7-3-224202工作面瓦斯涌出量分源法预测结果日产量相对瓦斯涌出量m3/t瓦斯绝对涌出量m3/min本q邻q合计100016.4621.4337.8926.31150037.8939.47200037.8952.63300037.8978.947.3.1.3瓦斯涌出量预计结果根据以上计算结果，预计24202采煤工作面瓦斯相对涌出量为37.89m3/t，工作面日产1500t/d时的绝对瓦斯涌出量为39.47m3/min，工作面日产2000t/d时的绝对瓦斯涌出量为52.63m3/min，工作面日产3000t/d时的绝对瓦斯涌出量为78.94m3/min。