礦井瓦斯涌出量預測

張 宇

1 礦井瓦斯資源儲量

煤礦瓦斯的儲量主要指的是在進行煤礦瓦斯生產時，賦存瓦斯的煤、巖體向采動空間排出的瓦斯總量[3]。

煤礦瓦斯的儲量計算公式的定義為：

W煤=A×X煤=2631.40×0.02=52.63Mm3

式中：

W煤－礦井瓦斯資源儲量，Mm3。

A－礦井煤炭地質資源儲量，Mt。

X煤－可采煤層的平均瓦斯含量，m3/t。

2 瓦斯涌出量預測

2.1 回采工作面

開采層、鄰近層的相對瓦斯的涌出的總量二者共同組成了井下回采工作面的瓦斯總量。

Q采=Q1+Q2

式中：

Q采－回采工作面的相對瓦斯涌出量，m3/t；

Q1、Q2－開采層、鄰近層的相對瓦斯的涌出的總量，m3/t。

2.1.1 開采層的瓦斯涌出量

式中：

Q1－開采層的相對瓦斯的涌出的總量，m3/t；

m－開采層厚度，m；2- 1 煤層取2.65m，2- 2 中煤取3.37m；

M－工作面采高，m；2- 1 煤層取2.65m，2- 2 中煤取3.37m；

Ic－開采后的殘存瓦斯含量，m3/t；經換算公式可得：2- 1 煤中殘存的瓦斯量約取0.057m3/t，2- 2 煤中殘存的瓦斯量約取 0.021m3/t。

表1 回采工作面涌出量預測

表2 井下生產盤區內的瓦斯涌出的總量

I0—煤層原始瓦斯含量，m3/t；2- 1 煤原始瓦斯含量取最大值 0.19m3/t，2- 2 中煤原始瓦斯含量取最大值 0.07m3/t，2- 1 煤在開采完后2- 2 煤中的瓦斯含量得到一定釋放，釋放后2- 2 煤中的原始瓦斯含量為0.052m3/t。

f1是選取的圍巖瓦斯的局部涌出系數（1.1～1.3）；f2是工作面瓦斯的涌出系數

f3是采區準備巷道預排瓦斯對工作面內的煤體瓦斯涌出的影響系數，f3=(L- 2h)/L。

L—工作面長度，取320m；

h—預排等值寬度，取19.7m，

故f3=0.88。

2.1.2 回采工作面的瓦斯涌出量

2.2 掘進工作面

該部位的涌出總量由煤壁和落煤兩大部分的瓦斯涌出量組成，按照下式計算計算總值：

Q掘=Q3+Q4

式中：

Q掘—掘進工作面的絕對瓦斯涌出量，m3/min；

Q3、Q4分別是煤壁和落煤各自的絕對瓦斯涌出量，m3/min；

2.2.1 掘進時煤壁的絕對瓦斯涌出量

賦存在煤層中的瓦斯的壓力平衡狀態會因生產活動而破壞，煤壁與每層內出現壓力差，于是給瓦斯提供了沿煤層裂隙、煤層孔隙向外排出的條件。

按照以下公式計算：

式中：

Q3—煤壁的絕對瓦斯涌出量，m3/min；

D、ν、L 分別是巷道斷面內暴露煤壁面的周長長度（10m）、平均掘進速度（0.028m/min）、掘進長度（800m）；

Q0—煤壁瓦斯涌出初速度，m3/m2·min，按下式計算：

q0=0.026[0.0004（Vr）2+0.16]W0

式中：

Vr、I0分別是煤中揮發份和瓦斯的含量，2- 1 煤取34.55%、0.19m3/t，2- 2 中煤取 34.83% 、0.052m3/t；

2.2.2 掘進時落煤的絕對瓦斯涌出

Q4=S·v·γ·（I0- Ic）

式中：

Q4—落煤的絕對瓦斯涌出量，m3/min；

v、S 分別是巷道平均掘進速度、巷道斷面積（15m2）；

γ—2- 1 煤取 1.31t/m3，2- 2 中煤取 1.32t/m3；

I0、Ic分別是煤層瓦斯、殘余瓦斯含量，2- 1 煤取0.19m3/t、0.057m3/t，2- 2 中煤取 0.052m3/t、0.021m3/t；

表3 礦井瓦斯涌出量預測情況

2.3 生產盤區

在生產盤區內的瓦斯涌出總量一般來說包括盤區內所有回采、掘進工作面的瓦斯涌出總量和采空區的瓦斯涌出總量，按照以下公式可以進行精確計算：

式中：

Q區—生產盤區相對瓦斯涌出量，m3/t；

f'—生產盤區內的采空區瓦斯的涌出系數，取f=1.3；

Q采1—第i 個井下回采工作面內相對瓦斯涌出的總量，m3/t；

Ai—第i 個井下回采工作面內的平均日產量，t；

Q掘i—第i 個煤礦井下掘進工作面的絕對瓦斯涌出量，m3/min；

A0—生產盤區平均日產量。

2.4 礦井瓦斯涌出量預測

礦井內的瓦斯涌出的總量為礦井內正在生產的全部采區以及已經開采完畢采區的瓦斯涌出量的總和，采用以下計算公式來計算具體數值：

式中：

Q—礦井相對瓦斯涌出量，m3/t；

f''—已采盤區內的瓦斯涌出系數，其值約為1.35；

Q區i—第i 個生產盤區的相對瓦斯涌出量，m3/t；

A0i—第i 個生產盤區平均日產量，t。

3 結語

通過使用分源預測法預測煤礦瓦斯總含量，在礦井生產工作進行初期，礦井的絕對瓦斯涌出的總量大約是9.35m3/min，而礦井的相對瓦斯的涌出的總量大約是0.36m3/t；在后期煤礦井下生產的過程中，礦井絕對瓦斯涌出的總量大約是6.53m3/min，而礦井的相對瓦斯涌出的總量大約是0.25m3/t[5]。