屯留煤矿瓦斯基础参数测定及工作面瓦斯涌出量预测

矿井工作面瓦斯量预测及突出预警系统的设计【摘要】针对高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井对煤与瓦斯突出危险的预警分析及瓦斯涌出量预测的需要，设计了一套基于矿井瓦斯浓度和风量信息为基础的矿井工作面瓦斯涌出预测及突出预警系统。

文章分别介绍了该系统对煤与瓦斯突出预警分析和工作面瓦斯涌出量预测的流程，介绍了各自所依托的基础模型和算法。

指出针对掘进工作面煤与瓦斯突出预警分析不但需要瓦斯浓度信息，同时需要将风流变化信息作为修正考虑进去。

瓦斯涌出量的预测需要根据几种主要的瓦斯涌出源，分成不同时间段和精度进行分别预测。

文章同时介绍了各自模块设计以及相对于现有瓦斯涌出量预测及突出预警系统所具备的优势。

【关键词】瓦斯浓度；风速；瓦斯涌出量；煤与瓦斯突出；预警引言煤炭在我国能源结构中占有特别重要的地位，随着对煤炭需求量的不断增加，各种煤矿重特大安全事故发生率居高不下，矿井煤与瓦斯突出以及瓦斯爆炸等灾害对煤矿安全形式的威胁尤为严重，对人员和财产都造成了较大的危害。

煤矿安监总局提出，瓦斯超限就是事故的理论，就对煤矿瓦斯管理提出了更高的要求。

国家安全监管总局国家煤矿安监局更是在2013年3月4日下发了关于加强煤与瓦斯突出事故监测和报警工作的第28号文件，文件要求各煤矿完善安全监控系统相关软件，建立煤与瓦斯突出事故自动报警系统，实现对突出事故及其发生时间、地点的自动判识和及时报警，以及瓦斯涌出量和波及范围自动预测，及时发出断电指令、通知相关人员。

所以说各高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井对瓦斯涌出量的预测及煤与瓦斯突出危险性分析的需求就尤为迫切，本文就结合这种需求设计了一套基于矿井瓦斯浓度和风量信息为基础的的矿井工作面瓦斯涌出预测及突出预警系统。

1.预警流程1.1 掘进工作面瓦斯突出趋势预测采用传统防突参数预测和综合指标参数预测两种预测方法，使预测结果更加准确。

（1）以连续的掘进面瓦斯浓度和风筒风量数据为基础，日常防突检测参数为修正，综合计算得出该掘进工作面的瓦斯突出趋势。

专利名称：一种矿井工作面瓦斯涌出量预测的方法专利类型：发明专利
发明人：南华,廉红卫,王春
申请号：CN201810782963.X
申请日：20180717
公开号：CN109002919A
公开日：
20181214
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种矿井工作面瓦斯涌出量预测的方法，包括以下步骤：根据矿山压力对工作面的作用效果，把工作面前方煤体划分为初始压缩及塑性变形区A、煤体的强烈压缩及破坏区B和顶板回转作用区C。

由于应力的升高致使煤体内压力升高，从而使该部分煤体中部分游离态的瓦斯会变成吸附态瓦斯，不利于瓦斯的释放。

工作面瓦斯的释放可以看做是这两部分释放的，算出A区的瓦斯量与两帮的释放量就可以近似的表达工作面的瓦斯含量。

本发明通过将工作面前方煤层划分为不同的几个区域，通过计算破碎区域区域的瓦斯涌出含量，从而得到工作面的瓦斯涌出量。

通过计算得到的数据，用来指导矿井采取更加经济合适的措施预防瓦斯，从而提高矿井安全生产水平。

申请人：河南理工大学
地址：454000 河南省焦作市高新区世纪大道2001号
国籍：CN
代理机构：郑州豫开专利代理事务所(普通合伙)
代理人：朱俊峰
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实训项目：矿井瓦斯涌出量预测
1.任务与能力标准
2.任务实施要求
1）准备工作
（1）生产矿井开采时期的瓦斯涌出统计资料、地质资料、开采条件资料等（2）煤层瓦斯含量测定资料
（3）矿井生产技术图纸
2）矿山统计法预测瓦斯涌出量
（1）生产矿井统计资料整理分析
（2）编绘相对瓦斯涌出量与开采深度关系图
（3）瓦斯涌出量梯度的计算
（4）深部煤层瓦斯涌出量预测
（5）编绘煤层瓦斯涌出量等值线图
3）煤层瓦斯含量法预测瓦斯涌出量
（1）预测计算单一煤层开采时相对瓦斯涌出量（2）预测计算开采有邻近层时相对瓦斯涌出量4）分源计算法预测瓦斯涌出量
（1）预测采煤工作面瓦斯涌出量
（2）预测掘进工作面瓦斯涌出量
（3）预测生产采区瓦斯涌出量
（4）预测矿井瓦斯涌出量
3.任务考核评价标准
评价标准。

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%。

一、预测原则1、根据矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ 1018-2006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；K 2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，取；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；m 一开采层厚度,6m ；M 一工作面采高，；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 (21)L D v q v=•••- (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；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。

基于实时动态趋势预测法的屯兰矿2号、8号煤层瓦斯涌出量预测张美琴;张志刚;李新建【摘要】瓦斯涌出量是衡量矿井安全状态的重要指标,也是新井建设和瓦斯抽采工程设计中的重要参数.文章采用实时动态趋势预测法对屯兰矿2号、8号煤层回采工作面瓦斯涌出量进行了预测,因其预测准确率高,可以指导矿井更为有效地进行瓦斯管理和安全生产.【期刊名称】《山西煤炭》【年(卷),期】2011(031)006【总页数】3页(P65-67)【关键词】瓦斯；涌出量；实时动态趋势预测【作者】张美琴;张志刚;李新建【作者单位】郑州煤炭工业集团有限公司裴沟煤矿(杨河煤业)，河南郑州，452382；;煤炭科学研究总院重庆研究院瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆，400037;煤炭科学研究总院重庆研究院瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆，400037【正文语种】中文【中图分类】TD712+5矿井瓦斯涌出量预测是煤矿新井或生产矿井新水平通风设计和瓦斯抽放工程设计、瓦斯防治工作不可缺少的重要环节，它在较大程度上影响着煤矿生产过程中的安全可靠性[1,2,3]。

本文通过采用实时动态趋势预测法，对屯兰矿瓦斯涌出量进行科学预测，分析了瓦斯涌出量的影响因素、大小、涌出来源，为该矿的安全生产和瓦斯抽采设计提供理论依据及数据基础。

1）12403 工作面概况：属于南四盘区2号煤层的综采工作面。

该工作面走向长（皮带顺槽1925m，轨道顺槽1938 m，回风顺槽1936 m），采面长185 m，回采2号煤。

该工作面东接南四回风补巷；西与南五盘区边界相邻，南与12405（未掘）工作面相邻，北与12401（未掘）工作面相邻。

采用“两进一回”通风系统，即12403轨道巷进风，12403胶带巷进风，12403尾巷回风。

2）18201 工作面概况：属于南二盘区8号煤层的综采工作面。

该工作面走向长1475 m，采面长185m，回采8号煤。

井下位于南二盘区左翼，东与南二左翼下组煤回风巷相接，西与南二轨道大巷相邻，南部为未采掘的18203工作面，上部为已回采的12202工作面。

矿井瓦斯涌出量预测方法介绍瓦斯涌出量的预测是根据某些已知相关数据，按照一定的方法和规律，预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量的工作。

其任务是确定新矿井、新水平、新采区、新工作面投产前瓦斯涌出量的大小；为矿井、采区和工作面通风提供瓦斯涌出基础数据；为矿井通风设计、瓦斯抽放和瓦斯管理提供必要的基础参数。

决定矿井风量的主要因素往往是瓦斯涌出量，所以预测结果的正确与否，能够影响矿井开采的经济技术指标，甚至影响矿井正常生产。

大型高瓦斯矿井，如果预测瓦斯涌出量偏低，投产不久就需要进行通风改造，或者被迫降低产量。

而预测瓦斯涌出量偏高，势必增大投资和通风设备的运行费用，造成不必要的浪费。

矿井瓦斯涌出量预测方法可概括为两大类：一类是矿山统计预测法，另一类是根据煤层瓦斯含量进行预测的分源预测法。

1．矿山统计预测法矿山统计预测法的实质是根据对本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。

这方法适用于生产矿井的延深水平，生产矿井开采水平的新区，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。

应用统计预测法时的外推范围一般沿垂深不超过100～200m ，沿煤层倾斜方向不超过600m 。

⑴基本计算式矿井开采实践表明，在一定深度范围内，矿井相对瓦斯涌出量与开采深度呈如下线性关系：20+-=a H H q （1－32）式中：q ——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t ；H ——开采深度，m ； H0——瓦斯风化带深度，m ；a ——开采深度与相对瓦斯涌出量的比例常数，t/m2。

瓦斯风化带即为相对瓦斯涌出量为2m3/t 时的开采深度。

开采深度与相对瓦斯涌出量的比例常数a 是指在瓦斯风化带以下、相对瓦斯涌出量每增加1m3/t 时的开采下延深度。

H0和a 值根据统计资料确定，为此，至少要有瓦斯风化带以下两个水平的实际相对瓦斯涌出量资料，有了这些资料后，可按下式计算a 值：1212q q H H a --=（1－33）式中：H1、H2——分别为瓦斯带内1和2水平的开采垂深，m ；q1、q2——分别为在H1和H2深度开采时的相对瓦斯涌出量，m3/t 。