瓦斯涌出量预测方法及问题

第二节瓦斯涌出量预测
一矿井瓦斯涌出量预测
1 采用分源预测法预测回采工作面的瓦斯涌出量
回采工作面瓦斯主要来源于本煤层、围岩及邻近层。

本煤层瓦斯涌出量根据煤层厚度、采高、产量、采场丢煤、采场所在位置的瓦斯含量掘进预排系数等因素综合计算；邻近层涌向开采层的瓦斯根据其层位、含量、厚度等因素进行计算；本区8煤层上部赋存有9-2、9-1煤层，下部赋存有7-2、7-1、6煤层。

q=q本+q邻 (1)
q本=K1K2K3K4K5(M/m)(X0—XC) (2)
q邻=K6∑ni=1ηi（Mi/m）(X0i—Xci—K7iX0i) (3)
式中：q—回采工作面相对瓦斯涌出量（m3/t）
q本—本煤层相对瓦斯涌出量（m3/t）
q邻—邻近层相对瓦斯涌出量（m3/t）
K1—围岩瓦斯涌出系数，取1.2
K2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，取1.1
K3—掘进工作面预排瓦斯影响系数，取0.94
K4—不同通风方式的瓦斯涌出系数，取1.0
K5—本煤层抽采瓦斯影响系数，取1.3
K6—邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数，取1.2
M、m—本煤层的煤层厚度、回采高度（m）
X0、XC—本煤层的原始、残存瓦斯含量（m3/t）XC取2m3/t
ηi—第i上邻近煤层或第i下邻近煤层的瓦斯排放率（%）
据煤炭工业部出版《矿井瓦斯综合治理技术》第37页图222，不同层间距离邻近层瓦斯排放率曲线查得：
Mi—第i邻近煤层的煤层厚度（m）
X0i、Xci—第i邻近煤层的原始、残存瓦斯含量（m3/t）
Xci =（1—ηi）（1—K7i）X0i K7i为第i上或下邻近层的瓦斯预排率。

瓦斯涌出量预测方法瓦斯涌出是煤矿井下常见的危险事件之一，如果未能及时控制，将严重危及煤炭生产和矿工生命安全。

因此，科学地预测瓦斯涌出量，对于煤矿安全生产至关重要。

本文将介绍几种不同的瓦斯涌出量预测方法。

经验公式法经验公式法是较为常用的瓦斯涌出量预测方法。

该方法需要根据实际的井下工作面情况和地质环境，选择相应的经验公式进行计算。

经验公式中一般含有以下几个变量：•采掘井工作面长度•采掘巷道截面积•煤层厚度•挡土层厚度•煤层自然吸附系数•煤层含气量•预期采出煤层瓦斯含量选择合适的经验公式进行计算，可以得到较为准确的瓦斯涌出量预测结果。

但是，由于经验公式适用范围较为狭窄，因此在具体应用中需要谨慎选择，并根据实际情况进行修正。

数值模拟法数值模拟法是一种较为常用的瓦斯涌出量预测方法。

该方法基于采用计算机对煤层内的瓦斯流动进行数值模拟，通过模拟得到瓦斯涌出量预测结果。

数值模拟法需要进行以下几个步骤：1.建立数学模型根据实际煤层环境和井下开采工况，建立数学模型，将煤层内的瓦斯流动过程模拟出来。

2.数据处理将所得模拟结果进行数据处理，得到相应的瓦斯涌出量预测结果。

3.验证和修正将预测结果与实测结果进行比较，进行验证。

如果有偏差，可以根据实际情况进行适当修正。

数值模拟法具有较高的准确性，适用于较为复杂的煤层环境和开采工况。

灰色模型法灰色模型法是一种较为简便的瓦斯涌出量预测方法。

该方法基于灰色理论，根据已知数据，建立灰色模型，预测未来的瓦斯涌出量。

灰色模型法需要进行以下几个步骤：1.观测数据的序列化将观测数据进行序列化，使其成为一个一维向量。

2.数据要素分析基于数据要素分析，确定预测模型的输入和输出变量。

3.建立灰色模型建立灰色模型，对数据进行分析和预测。

灰色模型法适用于瓦斯涌出量预测问题中，具有较为广泛的应用。

结论瓦斯涌出量预测是煤炭生产中的一个关键问题。

本文探讨了几种不同的瓦斯涌出量预测方法，分别为经验公式法、数值模拟法和灰色模型法。

三矿井瓦斯涌出量预测在矿井或水平投产前用一定的方法，计算煤层开采时的矿井或水平的瓦斯涌出量，为通风设计与瓦斯防治措施的选取与设计提供依据。

预测方法有两类：一为矿山统计法，另一类为分源预测法。

1、矿山统计法根据临近矿井或本井田浅部水平实际的瓦斯涌出资料，统计分析出矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的规律，最终推算出新矿井或延深水平的瓦斯涌出量。

矿井相对瓦斯涌出量与开采深度在一定深度范围内呈线性的关系，见图（ 8 ）图 8 相对瓦斯涌出量预测图(谢二矿)，其表达式为：20+-=aH H q q---------开采深度为H 的矿井相对瓦斯涌出量，m 3/t ； a-------- 开采深度与瓦斯涌出量的比例常数，m/m 3/t H---------开采深度，m ； H 0--------瓦斯风化带的深度，m 。

开采深度的比例常数是指在瓦斯风化带以下相对瓦斯涌出量每增加1m 3/t 时，开采深度下延的深度。

其值的大小取决于煤层的倾角、煤层围岩的透气性等。

当有两个水平的实际相对瓦斯涌出量的资料时计算公式如下：1212q q H H a --=H 2、H 1分别为在瓦斯带内1、2水平开采深度，m ；q 2、q 1分别为瓦斯带内1、2水平开采深度的相对瓦涌出量，m 3/t 。

当有较多水平的相对瓦斯涌出量资料时，可用最小二乘法或图解法取得a 的值，公式为：∑∑∑∑∑-------=ni ni i i ni ni ini i i i q q n q H n H q n a 1122111)(H i 、q i 分别为i 水平的开采深度与相对瓦斯涌出量，n 为统计的开采水平数。

为了比较可靠的预测瓦斯涌出量，最好在矿井开采层面图上标出已采各区的相对瓦斯涌出量，并相对瓦斯涌出量相同的地点连成曲线，作为预测的依据。

见图（ 9 ）图 9 煤层瓦斯涌出量等值线图应当指出的是，用上述统计预测方法的前提是在采掘、地质和采掘强度条件相同时得出的，如果，条件有较大的差异时，所得的预测结果将与实际结果也会有较大的差异。

矿井瓦斯涌出量预测方法1.统计预测方法统计预测方法是基于矿井历史数据进行分析和建模，通过对历史数据的趋势分析和统计特征提取，来预测矿井瓦斯涌出量。

常用的统计预测方法包括回归分析、时间序列分析和灰色系统理论等。

其中，回归分析是一种常见的方法，通过分析因变量（瓦斯涌出量）和自变量（如矿井开采量、煤层厚度、开采深度等）之间的关系，建立数学模型进行预测。

2.神经网络方法神经网络方法是通过模拟人脑神经网络的工作原理，对复杂的非线性问题进行建模和预测的方法。

在矿井瓦斯涌出量预测中，可以利用神经网络方法建立瓦斯涌出量与各种因素间的映射关系。

通过输入瓦斯涌出的相关因素数据，神经网络会对这些数据进行学习和训练，并输出对瓦斯涌出量的预测结果。

3.支持向量机方法支持向量机（Support Vector Machine，简称SVM）方法是一种常用的机器学习方法，在矿井瓦斯涌出量预测中也有应用。

SVM方法通过构建一个高维特征空间，并找到一条最优的分割线（超平面），将不同类别的样本划分开。

在矿井瓦斯涌出量预测中，可以将高维特征空间设置为各种矿井参数，通过SVM方法找到最优的分割线，实现对瓦斯涌出量的预测。

4.遗传算法方法遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法，通过模拟“选择、交叉、变异”等进化操作，对问题进行求解。

在矿井瓦斯涌出量预测中，可以将瓦斯涌出量视为一个最优化问题，通过遗传算法不断迭代和优化，逐渐逼近最优解，从而实现瓦斯涌出量的预测。

除上述方法外，还有一些其他的预测方法，如模糊逻辑方法、贝叶斯方法等，都可以应用于矿井瓦斯涌出量的预测。

在实际应用中，预测方法的选择应根据具体问题和数据特征来确定，并结合对矿井工况的实时监测，不断更新和改进预测模型，以提高预测的准确性和可靠性。

最后，需要指出的是，矿井瓦斯涌出量的预测是一个极具挑战性的问题，需要不断探索和研究，结合多种方法和技术，提高预测的准确性和可操作性，并对矿井安全生产提供有效的保障。

矿井瓦斯涌出量预测计算公式集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-一、预测原则1、根据矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ1018-2006标准)。

2、本矿井处于基建阶段，瓦斯涌出主要来源为回采工作面、煤巷掘进面及煤壁涌出。

3、岩巷瓦斯涌出量一般按照工作面配风量和工作面瓦斯浓度进行计算。

4、全矿井的瓦斯涌出量由煤、岩巷掘进工作面、其他巷道或硐室和瓦斯抽采量组成。

二、预测依据1、回采工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量预测用相对瓦斯涌出量表达，以24h 为一个预测圆班，采用式（1-1）计算。

21q q q +=采式（1-1）式中：q 采一回采工作面相对瓦斯涌出量,m 3/t ；q 1一开采层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；q 2一邻近层相对瓦斯涌出量，m 3/t 。

开采层和邻近层相对瓦斯涌出量计算方法如下：a.不分层开采时，开采层瓦斯涌出量由式（1-2）计算：()c W W Mm k k k q -••••=03211式（1-2） 式中：q 1一开采层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；K 1一围岩瓦斯涌出系数，取1.2；K 2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，取1.18；K 3—采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数，取0.83；m 一开采层厚度,6m ；M 一工作面采高，3.5m ；W 0—煤层原始瓦斯含量,m 3/t ；Wc —运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m 3/t 。

b.未开采邻近层，故不计算邻近层瓦斯涌出量。

2、掘进工作面煤壁和落煤瓦斯涌出量a.掘进巷道煤壁瓦斯涌出量掘进巷道煤壁瓦斯涌出量采用式(1-1)计算。

30q 1)D v q =•••(1-1) 式中：q 3—掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m 3／min ；D —巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，m ；本矿主采3#煤层，煤层平均厚度为6.27m ；对于厚煤层，D=2h+b ，h 及b 分别为巷道的高度及宽度。

υ—巷道平均掘进速度，m ／min ；L —巷道长度，m ；q 0—煤壁瓦斯涌出强度，m 3／(m 2?min)，如无实测值可参考式(1-2)计算。

附件一瓦斯涌出量预测(一) 类比法参考公式:q=q参+Δh×a式中:q一回采工作面相对瓦斯涌出量(m3//t);q参一参考工作面(己采)相对瓦斯涌出量(m3//t);Δh一预测工作面与参考工作面标高差(m);a一瓦斯涌出量梯度(m3/t/m)。

(二) 分源预测法根据工作面具体条件和已采区实测资料，分别计算各种瓦斯涌出源涌出量（与采煤同时抽采的抽采量也要计入工作面瓦斯涌出量）。

无实测资料的，可参考下列公式。

参考公式：Q= Q本+Q邻Q本=k l k z k3k4k5(M/m)(X0-X C)nQ邻=k6∑ηi (M i/m)(X0-X C)i=1式中:Q一回采工作面相对瓦斯涌出量(m3//t);Q本一本煤层相对瓦斯涌出量(m3//t);Q邻—邻近煤层相对瓦斯涌出量(m3//t);K1—围岩瓦斯涌出系数,全部垮落法取值=1.2;k2—工作面残煤瓦斯涌出系数,取值=1/工作面回采率;k3—掘进工作面预排瓦斯影响系数,取值=(L-xb)/L,式中：L为工作面长度,b 为巷道宽度,x为预排系数,x=3～4；k4—不同通风方式的瓦斯涌出系数,U型通风取值=1.0,Y型通风取值=1.3～1.5;K5—本煤层抽采瓦斯影响系数,取值=1.1～1.5,具体:顺层孔抽采取值=1.05～1.1，老塘埋管取值工1.2～1.3,顶板或穿层钻孔取值=1.2～1.3,巷道抽采取值=1.2～1,4,综合抽采取值=1.3～1.5:K6—邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数,取值=1.2～1.⒋M、m—本煤层的煤层厚度与回采高度(m);残存瓦斯含量与原始瓦斯含量换算关系X C—本煤层残存瓦斯含量(m3//t);X0 —本煤层原始瓦斯含量(m3//t);X C=0.15×X0(m3//t) , (一般)。

ηi—第i上邻近煤层或第i下邻近煤层的瓦斯排放率(%), ηi取实测值;若无实测值,可根据层间距、岩性、采厚、工作面面长、回采推进度、瓦斯含量、瓦斯压力等因素综合确定ηi，一般ηi<85%。

瓦斯涌出量预测方法
瓦斯涌出量预测的方法主要有以下几种：
1.矿山统计预测法：这种方法主要是根据对矿井或邻近矿井实际瓦斯涌出量资料的统计分析得出的矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的规律，来推算新井或延深水平的瓦斯涌出量。

适用于生产矿井的延深水平、生产矿井开采水平的新区以及与生产矿井邻近的新矿井。

在应用中，必须保证预测区的煤层开采顺序、采煤方法、顶板管理等开采技术条件和地质构造、煤层赋存条件、煤质等地质条件与生产区相同或类似。

2.数值模拟法：利用数值模拟软件建立矿井模型，通过改变边界条件和煤层瓦斯参数等，预测不同开采条件下的瓦斯涌出量。

该方法需要较高的技术水平和较长的计算时间，但可以得到较为准确的结果。

3.经验公式法：根据矿井的实际资料，利用经验公式进行瓦斯涌出量预测。

该方法简单易行，但精度较低，适用于初步预测或作为参考。

4.综合分析法：结合地质、采矿和瓦斯赋存条件等因素，采用数值模拟、统计分析和专家系统等方法进行综合分析，预测瓦斯涌出量。

该方法考虑因素较为全面，可以得到较为准确的结果。

无论采用哪种方法进行瓦斯涌出量预测，都需要根据实际情况进行选择和应用，并结合实际数据进行不断修正和更新。

同时，需要加强矿井瓦斯监测和安全管理，确保矿井安全生产。