矿井瓦斯涌出量预测

矿井瓦斯防治课程设计专业班级：安全11-1姓名：郭旭朝学号：311101010109 指导老师：王兆丰王立国设计时间：2014.7.1矿井瓦斯涌出量预测已知某矿煤系地层从上到下有2号煤层、3号煤层，煤层倾角均为12°。

煤质为瘦煤，挥发分分别为17.19%和16.45%。

2号煤层厚2.6m，平均瓦斯含量为12m3/t。

3号煤层厚2.8m，预测的瓦斯含量等值线如图1所示。

两个煤层之间距离为45m。

该矿首先采用上山开采3号煤层，共布置一个采区。

目前采区内布置有1个回采工作面（101工作面）、一个准备工作面（102工作面）和2个掘进工作面（106回风顺槽和进风顺槽）。

101-105工作面设计长度均为150m，走向长度为1200m。

掘进巷道的长度均为1200m，巷道断面积为12m2。

掘进工作面月进尺250m。

工作面采用走向长壁后退式采煤法，顶板管理采用全部垮落法。

试预测该矿井最大瓦斯涌出量，并判断该矿井的瓦斯等级。

主井副井采区变电所采区胶带机上山采区专用回风上山采区轨道运顺上山井下爆破器材库中央水泵房中央变电所-780m 轨道大巷主水仓副水仓101工作面102工作面103工作面104工作面105工作面101214瓦斯含量预测等值线采空区106回风顺槽106进风顺槽图1 矿井采掘工程平面图分源预测法一、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）计算。

21q q +=采q （1） 式中 采q ——回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t ； 1q ——开采煤层相对瓦斯涌出量，m3/t ； 2q ——邻近煤层相对瓦斯涌出量，m3/t 。

（1）开采层瓦斯涌出量由题目中可知开采煤层为中厚煤层，所以采用薄及中厚煤层不分层开采，此时开采煤层瓦斯涌出量可由式（2）计算。

)(03211C W W MmK K K q -⋅⋅⋅⋅= (2) 式中 1q ——开采煤层相对瓦斯涌出量，m3/t ；1K —围岩瓦斯涌出系数，为1.1~1.3。

全部垮落法管理顶板，碳质组分较多的围岩，1K 可取1.3，本题目中即为全部垮落法管理顶板，故1K 取1.3；2K —工作面丢煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算。

回采率取0.85。

3K — 采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数； m —开采层厚度，m ；M —工作面采高，m ；由于煤层倾角不是很大，按煤层厚度计算；0W —煤层原始瓦斯含量，m3/t ； C W —煤的残存瓦斯含量，m3/t 。

采面巷道预排瓦斯影响系数 3K ： 采用长壁后退式回采时 ：L h L K )2(3-= (3)式中 L —工作面长度，m ；h —掘进巷道预排等值宽度，m ，按课本表4-2取值。

巷道煤壁暴露天数按200d 考虑，煤质为瘦煤，所以h 取值为15.4m ； 所以795.0150)4.152150()2(3=⨯-=-=L h L K 。

由于工作面采高按煤层厚度计算，所以2号煤层和3号煤层的Mm 值均为1。

（2）煤层原始瓦斯含量和残存瓦斯含量的选定煤的残存瓦斯含量C W 可由课本表4-1查得，3号煤层的挥发分分别为16.45%，则查表可得其C W 值均为4到3，这里取3.5。

原始瓦斯含量0W ：3号煤层由预测瓦斯含量等值线可知，按101工作面平均瓦斯含量为10m3/t 。

所以3号煤层瓦斯涌出量1q =1.3⨯1÷0.85⨯0.795⨯（10-3.5）=7.90m3/t 。

（3）邻近层瓦斯涌出量邻近层瓦斯涌出量采用式（4）计算。

i ini ci oi Mm W W q η⋅⋅-=∑=1)(2（4）式中 i m ——第i 个邻近层煤层厚度，m ； M ——工作面采高，m ；i η ——第i 个邻近层瓦斯涌出率，% ；oi W ——第i 个邻近层煤层原始瓦斯含量，m3/t ；2号煤层的平均瓦斯含量为12m3/t 。

ci W ——第i 个邻近层煤层残存瓦斯含量，m3/t 。

先开采3号煤层，那么2号煤层就作为邻近层，两个煤层之间距离为45m ，煤层倾角为12°，是缓倾斜煤层。

由课本图4-2 邻近煤层瓦斯排放率与层间距的关系曲线查得η值为15%。

邻近层煤层残存瓦斯含量c W ：2号煤层的挥发分为17.19%，由课本表4-1查表得c W 值为4到3，这里取3.8。

所以邻近煤层瓦斯涌出量为2q =（12-3.8）⨯1⨯0.15=1.23 m3/t 。

回采工作面瓦斯涌出量采q =21q q +=7.54+1.23=8.77 m3/t 。

二、掘进工作面瓦斯涌出量绝对工作面瓦斯涌出量预测用绝对瓦斯涌出量表达，采用式（5）计算。

43q q +=掘q （5） 式中 掘q —掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min ； 3q —掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量，m3/min ； 4q —掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量，m3/min 。

掘进工作面巷道煤壁和落煤瓦斯涌出量计算方法如下：（1）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（6）计算。

)12(03-⋅⋅⋅=vL q v D q （6）式中3q —掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min ；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=20m ，0m 为开采层厚度； v —巷道平均掘进速度，m/min ； L —巷道长度，m ；0q —煤壁瓦斯涌出强度，m3 /(m2·min)， 020]16.0)(0004.0[026.0W V q Z ⋅+= Z V —煤中挥发分含量，%； 0W —煤层原始瓦斯含量，m3/t 。

所以05.012]16.01645.00004.0[026.020=⨯+⨯⨯=q m3 /(m2·min) 所以4.19)12(05.00058.08.220058.012003=-⨯⨯⨯⨯⨯=q m3/min（2）掘进落煤的瓦斯涌出量掘进落煤的瓦斯涌出量采用式（8）计算。

)(04C W W v S q -⋅⋅⋅=γ (8) 式中 4q —掘进巷道落煤的瓦斯涌出量 S —掘进巷道断面积，m2 ； V —巷道平均掘进速度，m/min ； γ—煤的密度，t/m3；0W —煤层原始瓦斯含量，m3/t ；C W —煤的残存瓦斯含量，m3/t 。

所以76.0)5.312(30.10058.0124=-⨯⨯⨯=q m3/min 所以16.2076.04.19q q 43=+=+=掘q m3/min 三、采区瓦斯涌出量生产采区瓦斯涌出量按式（9）计算。

n1i i n1i i i 'q 1440q A A K q ）（掘采区∑∑==+=（9）式中 区q —生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t ；'K —生产采区内采空区瓦斯涌出系数，1.25～1.45；生产采区属于近距离煤层群，由于煤层数较少，可由课本表4-5查表得'K 值为1.35。

i 采q —第i 个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t ； i A —第i 个回采工作面的日产量，t ；i 掘q —第i 个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min ； 0A —生产采区平均日产量，t 。

所以29.23200300014.201440300074.835.1=+⨯+⨯⨯=）（区q m3/t四、矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量采用式（10）计算。

∑∑===n1i oioi n1i i ''q AA K q ）（区井 （10）式中 井q —煤矿相对瓦斯涌出量，m3/t ； i 区q —第i 个采区相对瓦斯涌出量，m3/t ；oi A —第i 个采区的日产量，t 。

''K —已采采空区瓦斯涌出系数，由课本表4-5查表得''K 值为1.35；所以44.313200320029.2335.1=⨯⨯=井q m3/t五、瓦斯不均衡性涌出瓦斯最大涌出量与平均涌出量的比值称为瓦斯涌出不均系数。

矿井瓦斯涌出不均系数 a g Q Q K max=（11） 式中 g K —给定时间内瓦斯涌出不均系数； max Q —该时间内的最大瓦斯涌出量，m3/min ； a Q —该时间内的平均瓦斯涌出量，m3/min 。

（1） 区区区总q K q = 区K 取1.2到1.5,这里取1.2 所以948.2729.232.1=⨯=区q m3/t（2） 井井井总q K q = 井K 取1.1到1.3，这里取1.2 所以352.3296.262.1=⨯=井总q m3/t 六、矿井瓦斯等级 煤矿瓦斯等级划分（1）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井； （2）高瓦斯矿井； （3）瓦斯矿井。

高瓦斯矿井具备下列情形之一的矿井为高瓦斯矿井： （1）矿井相对瓦斯涌出量大于10 m3/t ；（2）矿井绝对瓦斯涌出量大于40 m3/min；（3）矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3 m3/min；（4）矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5 m3/min。

由于q值为32.352m3/t，满足高瓦斯矿井鉴定条件第一条，所以该井总矿井为高瓦斯矿井。

........忽略此处.......。