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=q 1+q 2

式中：q 采——回采工作面相对瓦斯涌出量，m 3/t ；

q 1——开采层相对瓦斯涌出量，m 3/t ； q 2——邻近层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；

1、开采层瓦斯涌出量

)(q 03211c W W M

m

K K K －??

??= 式中：K 1——围岩瓦斯涌出系数；

K 2——回采工作面丢煤涌出系数，其值为回采率的倒数； K 3——顺槽掘进预排系数，后退式回采，K 3=（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 ；

W 0——煤层原始瓦斯含量，m 3/t ； W c ——煤层残存瓦斯含量，m 3/t 。

2、邻近层瓦斯涌出量

)(q 012ci i i n

i i

W W M

m -??=∑

=η 式中：q 2—— 邻近层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；

i η——邻近层瓦斯排放率，%； W 0i ——各邻近层原始瓦斯含量，m 3/t ； W ci ——各邻近层残存瓦斯含量，m 3/t ； m i ——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=q 3+q 4

q 3=D×V×q 0×(2

1V

L

-) q 4=S×V×γ×(W 0－W c )

式中：q 掘——掘进面绝对瓦斯涌出量，m 3/min ；

q 3——掘进巷道煤壁绝对瓦斯涌出量，m 3/min ； q 4——掘进巷道落煤绝对瓦斯涌出量，m 3/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 ；

q 0——掘进面煤壁瓦斯涌出初速度，m 3/（m 2·min）；

q 0=0.026 [ 0.0004×(V r )2+0.16 ] ×W 0

式中：V r ——掘进煤层原煤挥发份，%

S ——掘进煤巷断面积，m 2；

γ——原煤容重，t/m 3； 其余符号意义同前。

3、采区瓦斯涌出量计算

1

i 1A 1440K ?

?? ??+=∑∑==n n

i i i i q A q q 掘采‘

区 式中：q 区——生产采区相对瓦斯涌出量，m 3/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，m 3/t ； A i ——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，m 3/min ； A o ——生产采区平均日产量，t ；

4、矿井瓦斯涌出量

∑∑==??? ??=n

1

i 0i

1i A K"n oi i A q q 区井

式中：q 井——矿井相对瓦斯涌出量，m 3/t ；

q 区i ——第i 个生产采区相对瓦斯涌出量，m 3/t ； A oi ——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，m 3/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

7.3 瓦斯综合治理分析

7.3.1 24202工作面瓦斯涌出量预测

表7-3-1各煤层瓦斯参数表

7.3.1.1 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

)(·····054321c X X m

M

k k k k k q -=本

式中q 本——本煤层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；

k 1 ——围岩瓦斯涌出系数，取1.2；

k 2——工作面残煤瓦斯涌出系数，为回采率的倒数，取1.05； k 3——掘进工作面预排瓦斯影响系数，取值0.89；

k 3= (L-xb)/L=(210-2*12)/210=0.89

k 4——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。

k 5——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 ；

X 0——本煤层原始瓦斯含量，取值10.89m 3/t ； X c ——本煤层残存瓦斯含量，取值3.54(m 3/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 (m 3/t)

(2) 邻近煤层相对瓦斯涌出量预计

∑=--=n

?i i i ci i i i X k X X m M

k q 1

0706)·(·η邻

式中 q 邻——邻近煤层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；

k 6 ——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；

M i ——第i 个邻近煤层的煤层厚度； X 0 i ——第i 个邻近煤层原始瓦斯含量，m 3/t ； X c i ——第i 个邻近煤层残存瓦斯含量； i i i ci X k X 07)1)(1(--=η，m 3/t ； k 7 i ——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M 1=1.0m ，原始瓦斯含量

X 01=10.65m 3/t ，预抽率k 71=0，残存瓦斯含量X c 1=3.41m 3/t ；

上邻近层3#煤层瓦斯排放率η2 =1.0，煤层厚度M 2=1.2m ，原始瓦斯含量

X 02=12.55m 3/t ，预抽率k 72=0，残存瓦斯含量X c 2=3.50 m 3/t ；

下邻近层5#煤层瓦斯排放率η3 =0.95，煤层厚度M 3=2.42m ，原始瓦斯含量

X 03=12.08m 3/t ，预抽率k 73=0，残存瓦斯含量X c 3=3.64 m 3/t ；

下邻近层6#煤层瓦斯排放率η4 =0.80，煤层厚度M 4=1.0m ，原始瓦斯含量

X 04=10.15m 3/t ，预抽率k 74=0，残存瓦斯含量X c 4=3.70 m 3/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(m 3/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(m 3/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(m 3/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(m 3/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(m 3/t) (3) 24202采面相对瓦斯涌出量

q 采= q 本+ q 邻=16.46+21.43=37.89 (m 3/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：

60

24??=

A

q Q q 采

其中Q q ——预计工作面绝对瓦斯涌出量，m 3/min ；

q 采——回采工作面相对瓦斯涌出量，m 3/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7-3-2 24202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m 3/t

瓦斯绝对涌出量

m 3/min 本q

邻q

合计 1000 16.46 21.43 37.89 26.31 1500 37.89 39.47 2000 37.89 52.63 3000

37.89

78.94

7.3.1.3 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。

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