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1、大方县辖区煤矿风排瓦斯涌出量反算煤层残余瓦斯含量重庆煤科院大方服务站 编制二o二一年三月前言煤层瓦斯含量是煤矿矿井瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测以及矿 井瓦斯灾害防治的基础。目前，煤层瓦斯含量主要依靠勘探和生产采掘期间实测 获得，数据来源单一，与矿井采掘期间风排瓦斯涌出量、抽放量、产量等实时数 据关联性较差。为了实时反映煤矿采掘工作面正常生产期间对应的瓦斯含量，综 合对正常生产状态下对应的区域瓦斯治理可靠性、安全性进行分析研判，确保各 煤矿采掘工作面实现安全生产。依据矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ 1018-2006) 相关计算方法，通过实测采掘工作面瓦斯涌出量反算煤层残余瓦斯含量。该计
2、算方法基础数据瞬时性较强，仅能反映井下实测风量和瓦斯等数据前后 较短时间段内对应的采掘工作面的瓦斯含量相对附存状态。采掘工作面静态状态 和生产状态下实测的基础数据反算的瓦斯含量差别较大，所以强调尽可能在生产 状态下进行风量测定和瓦斯浓度测定，且对现场测风人员和瓦检员要求较高，必 须严格对实测人员进行风表和光学瓦斯检测仪操作规程的培训，确保实测数据真 实反映生产状态下实际情况。一、回采工作面瓦斯涌出量反算残余瓦斯含量(一)回采工作面相对瓦斯涌出量按式( 1)计算：q 采 qi+q2( i)式中：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、薄及中厚煤层不分层开采
3、时，开采层相对瓦斯涌出量q1按下式计算：q1 =K1 K2K3 (mM) (W0-Wc)(2)式中：K1围岩瓦斯涌出系数，K,值选取范围1.11.3；K工作面丢煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数计算；K采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数； m开米层厚度；M工作面米高；W0煤层原始瓦斯含量，m3/t ；Wc运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m3/t。2、厚煤层分层开采时，开采层瓦斯涌出量计算公式为：q1=K1 K2 K3 (m/M) (Wo-W)(3)式中：Kf取决于煤层分层数量和顺序的分层瓦斯涌出系数。说明：大方县辖区煤矿现有开采煤层暂无分层开采情况。3、邻近层瓦斯涌出量q2按下式计算：q2
4、= y (w -w)m耳(4)hi ci M i式中：q2邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；mi第i个邻近层煤层厚度，m；M 工作面采高， m；耳.第i个邻近层瓦斯排放率；iWhi第i个邻近层煤层原始瓦斯含量，m3/t；若无实测值，参照开采层 选取；Wci第i个邻近层煤层残存瓦斯含量，m3/t；若无实测值，参照开采层 选取。邻近层瓦斯排放率耳与邻近层至开采层的间距有关；当邻近层位于冒落带中时耳=1；当采高小于4.5m的条件，耳按下式计算或按图1选取。h r 二 1 -T-ihp式中：h.第i邻近层与开米层垂直距离，m；ihp 受开采层采动影响顶板底岩层形成贯穿裂隙，邻近层向工作面释放卸压瓦斯的岩
5、层破坏范围， m。10080上邻近层60402020406080100:Kj100%缓倾斜煤丿20层下邻近层、倾斜、急倾斜煤层申下邻近层406080100图1 邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线二）回采工作面实测瓦斯涌出量反算残余瓦斯含量：计算方法：煤矿正常回采情况下实测回风流瓦斯浓度 C（%）和风量Q（m3/min），计算出正常生产状态下瓦斯涌出量q排（m*min），其中q排包括开采 层绝对瓦斯涌出量q绝（m3/min）和邻近层绝对瓦斯涌出量q?绝（m3/min）；煤矿 未回采情况下实测回风流瓦斯浓度C （%）和风量Q （m3/min）,计算出静态 静静下瓦斯涌出量q （m3/min）,其中
6、q 包括开采层绝对瓦斯涌出量q, （m3/min） 排静排静1 绝静和邻近层绝对瓦斯涌出量q9（m3/min）。具体步骤如下：? 绝静 说明：回采工作面正常生产状态下和静态下邻近层均有瓦斯涌出，所以 不需要重复计算。步骤 1：实测煤矿正常回采情况下回风流瓦斯浓度C (%)和风量Q (m3/min),根据 实际测定结果计算得出回采工作面风排瓦斯量q排(m3/min)：q 排=(C*Q)/100(5)实测煤矿未回采情况下回风流瓦斯浓度C(%)和风量Q (m3/min),根静静据实际测定结果计算得出回采工作面风排瓦斯量q排静(mmin)：q 排静=(C * Q ) /100(6)静静假设实测煤矿正常
7、回采情况下回风流瓦斯浓度 C 为 0.52%，风量 Q 为 800m3/min,贝V： q 排=(C * Q) /100= (0.52 * 800) /100=4.16m3/min；实测煤矿未回采情况下回风流瓦斯浓度C为0.12%,风量Q为800 m3/min, 则：q 排静=(C * Q ) /100 = (0.12 * 800) /100=0.96m3/min；静静步骤 2：确定煤矿正常回采情况下当班生产煤量(t),正常生产班次时间(按一个正 常生产班次为8小时，即T=8h=480min),计算可得正常回采情况下落煤时相对 瓦斯涌量q,(已排除邻近层瓦斯涌出量的影响，即q = q1):1采
8、 1即: q= (q 排q 排静)* t * 60) /t (m3/t)(7)假设当班生产煤量t为600t，贝U：q产(q 排一q 排静)* T) /t= (4.160.96)* 480) /600=2.56 m3/t步骤 3：q1 =K1 K2 K3 (m/M) (W0-Wc)(2)确定公式( 2)中相关参数：K1为围岩瓦斯涌出系数，一般为1.11.3,全部垮落法管理顶板取1.3,碳质 泥岩较多，有一定瓦斯涌出这种情况匕取1.3,砂质泥岩等瓦斯涌出较少的情况 匕取1.2,顶板基本无瓦斯涌出匕取1.1；K2 为工作面丢煤瓦斯涌出系数,为回采率的倒数,根据作业规程提供数据 来计算，如回采率为95
9、%，则K2为10095=1.05；k3为采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数，可忽略不计；m为开采层厚度，即为煤层厚度；当开采层厚度m大于工作面采高M时，m/M=1。如顺河煤矿工作面采高M为4m,开采层厚度m为4.2m，则m/M=1,而不是4.2/4=1.05,受顶煤瓦斯涌出影响，围岩瓦斯涌出系数K只能取1.3。M为工作面采高，即工作面高度；如新果煤矿工作面采高M为2.2m，开采 层厚度 m 为 1.4m，贝V m/M=1.4/2.2=0.64；将公式(2)中(W0-Wc)视为一个整体，记为Wj (m3/t),称为可解析瓦斯 含量，贝y： qZ K2 K3 (m/M) .(W0-Wc
10、)= KfKK (m/M) WjOWj= q1/( K1 K2K3 (m/M) )=2.56/ (1.31.050.64) =2.93 m3/t 步骤 4：反算得出残余瓦斯含量，依据上述计算得出Wj之后，然后根据煤矿开采煤 层吸附常数和工业分析参数计算得出Wc (m*t), Wc为残存瓦斯含量，则残余 瓦斯含量结果为：W=Wj+Wc( 8)假设残存瓦斯含量 Wc 为 2.66 m3/t，贝V： W=Wj+Wc =2.93+2.66=5.59 m3/to 即通过实测瓦斯涌出量反算的残余瓦斯含量为5.59 m3/t。二、煤巷掘进工作面瓦斯涌出量反算残余瓦斯含量9)一)掘进工作面绝对瓦斯涌出量按式(
11、 9)计算：q 掘=% + q4式中： q 掘进工作面绝对瓦斯涌出量， m3/min 掘q3掘进工作面煤壁瓦斯涌出量，m3/min；q4掘进工作面落煤瓦斯涌出量，m3/min。二)掘进巷道煤壁瓦斯涌出量采用式(10)计算：q3=D.vq0. (2、ZTV -1)(10)式中：D巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，m，对于薄及中厚煤层，D = 2m, m0为煤层厚度；对于厚煤层，D=2h+b, h及b分别为巷道的高度及宽度；L巷道长度，m；v巷道平均掘进进度，m/min；q0煤壁初始瓦斯涌出量，m3/m2min，按式(11)计算：11)q0=0.0260.0004(Vr)2+0.16W0式中：Vr煤
12、中挥发分含量，；W0煤层原始瓦斯含量，m3/t。(三)掘进巷道落煤的瓦斯涌出量采用式(12)计算q4 = SvY(WWc)(12)式中：q4掘进巷道落煤的瓦斯涌出量，m3/min；S煤巷掘进断面积，m2；v巷道平均掘进进度，m/min；Y煤的密度，m3/t；W0煤层原始瓦斯含量，m3/t；Wc运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m3/t。(四)煤巷掘进工作面残余瓦斯含量反算步骤：计算方法：煤矿正常掘进情况下实测回风流瓦斯浓度C( %)和风量Q(m3/min)，计算出正常掘进状态下瓦斯涌出量q掘(m*min)，q掘包括煤壁绝对 瓦斯涌出量q3(m3/min)和落煤绝对瓦斯涌出量q4 (m3/min)；煤
13、矿未掘进情况 下实测回风流瓦斯浓度C (%)和风量Q (m3/min),计算出正常生产状态下 静静瓦斯涌出量q (m3/min)。具体步骤如下：静步骤 1：实测煤矿正常掘进情况下回风流瓦斯浓度C (%)和风量Q (m3/min)，根据实际测定结果计算得出回采工作面风排瓦斯量q掘(m3/min)：q 掘=(C*Q)/100(13)实测煤矿未掘进情况下回风流瓦斯浓度C(%)和风量Q (m3/min)，根静静据实际测定结果计算得出回采工作面风排瓦斯量q排静(m3/min)：q 静=(C * Q ) /100(14)静静静假设实测煤矿正常掘进情况下回风流瓦斯浓度C为0.46%，风量Q为600m3/mi
14、n,贝V： q 掘=(C * Q) /100= (0.46 * 600) /100=2.76m3/min；假设实测煤矿未掘进情况下回风流瓦斯浓度 C 为 0.24%，风量 Q 为 600m3/min,贝V： q 静=(C * Q ) /100 = (0.24 * 600) /100=1.44m3/min。静静静步骤 2：根据现场实测风排瓦斯涌出量，将(12)式中(W0-Wc)合为一个数值为Wj(可解析瓦斯含量)，即q4=SvYWj=q掘q 静,其中可确定煤矿掘进巷道断面 积 S ( m2 )和当班正常掘进巷道掘进速度 v( m/min )。假设巷道断面积S为12.6 m2,巷道掘进速度v为0.01m/min,煤的密度Y为1.52 m3/t。贝V：q4=SvYWj=q 掘一q 静=1-32m3/min。Wj= qj (SvY)=1.32/ (1260.011.52) =6.89 m3/t步骤 3：依
