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>>產品知識

礦井瓦斯涌出量預測方法

2006年2月27日  國家安全生產監督管理總局發布

 1  范圍

本標準規定了采用分源預測法與礦山統計法進行礦井瓦斯涌出量預測的方法。

本標準適用于新建礦井、生產礦井新水平延深、新采區以及采掘工作面(放頂煤工作面除外)的瓦斯涌出量預測。

2  規范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標準。

MT/T77  煤層氣測定方法(解吸法)

《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》

3  術語及定義

3.1

礦井瓦斯涌出量預測  prediction of mine gas emission rate

計算出礦井在一定生產時期、生產方式和配產條件下的瓦斯涌出量,并繪制反映瓦斯涌出規律的涌出量等值線圖。

3.2

礦井瓦斯涌出量  mine gas emission rate

從煤層和巖層以及采落的煤(巖)體涌入礦井中的氣體總量,礦井進行瓦斯抽放時應包括抽放瓦斯量。

3.3

絕對瓦斯涌出量  absolute gas emission rate

單位時間內從煤層和巖層以及采落的煤(巖)體所涌出的瓦斯量,單位采用m3/min。

3.4

相對瓦斯涌出量  relative gas emission rate

平均每產1噸煤所涌出的瓦斯量,單位為m3/t。

3.5

礦山統計法  statistical predicted method of mine gas

根據對本礦井或鄰近礦井實際瓦斯涌出資料的統計分析得出的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規律,預測新井或新水平瓦斯涌出量的方法。

3.6

分源預測法  predicted method by different gas source

根據時間和地點的不同,分成數個向礦井涌出的瓦斯源,在分別對這些瓦斯涌出源進行預測的基礎上得出礦井瓦斯涌出量的方法。

4  一般要求

4.1  新建礦井或生產礦井新水平,都必須進行瓦斯涌出量預測,以確定新礦井、新水平、新采區投產后瓦斯涌出量大小,作為礦井和采區通風設計、瓦斯抽放及瓦斯管理的依據。

4.2  礦井瓦斯涌出量預測采用分源預測法或礦山統計法。

4.3  礦井瓦斯涌出量預測應包括以下資料:

a)礦井采掘設計說明書:

1)開拓、開采系統圖、采掘接替計劃;

2)采煤方法、通風方式;

3)掘進巷道參數、煤巷平均掘進速度;

4)礦井、采區、回采工作面及掘進工作面產量。

b)礦井地質報告:

1)地層剖面圖、柱狀圖等;

2)各煤層和煤夾層的厚度、煤層間距離及頂、底板巖性。

c)煤層瓦斯含量測定結果、風化帶深度及瓦斯含量等值線圖;

d)鄰近礦井和本礦井已采水平、采區(盤區)以及采掘工作面瓦斯涌出測定結果;

e)煤的工業分析指標(灰分、水分、揮發分和密度)以及煤質牌號。

4.4  新建礦井或生產礦井新水平瓦斯涌出量預測由具有國家規定資質的專業機構和生產單位共同完成,預測結果經專家審定后以報告形式提供給生產單位和有關部門。

5  礦井瓦斯涌出量預測方法

5.1  分源預測法

5.1.1  礦井瓦斯涌出構成關系

礦井瓦斯涌出構成關系如圖1所示。

圖1  礦井瓦斯涌出構成關系關系圖

 

5.1.2  回采工作面瓦斯涌出量

回采工作面瓦斯涌出量預測用相對瓦斯涌出量表達,以24h為一個預測圓班,采用式(1)計算。

 

q=q1+q2                  (1)

式中  q——回采工作面相對瓦斯涌出量,m3/t;

q1——開采層相對瓦斯涌出量,m3/t;

q2——鄰近層相對瓦斯涌出量,m3/t。

開采層和鄰近層相對瓦斯涌出量計算方法見附錄A。

5.1.3  掘進工作面瓦斯涌出量

掘進工作面瓦斯涌出量預測用絕對瓦斯涌出量表達,采用式(2)計算。

q=q3+q4       (2)

式中  q——掘進工作面絕對瓦斯涌出量,m3/min;

q3——掘進工作面巷道煤壁絕對瓦斯涌出量,m3/min;

q4——掘進工作面落煤絕對瓦斯涌出量,m3/min。

掘進工作面巷道煤壁和落煤瓦斯涌出量計算方法見附錄B。

5.1.4  生產采區瓦斯涌出量

生產采區瓦斯涌出量采用式(3)計算。

     (3)

式中  q——生產采區相對瓦斯涌出量,m3/t;

K′——生產采區內采空區瓦斯涌出系數,如無實測值可參照附錄D選取;

qi——第i個回采工作面相對瓦斯涌出量,m3/t;

Ai——第i個回采工作面的日產量,t;

qi——第i個掘進工作面絕對瓦斯涌出量,m3/min;

Ao——生產采區平均日產量,t。

5.1.5  礦井瓦斯涌出量

礦井瓦斯涌出量采用式(4)計算。

          (4)

式中  q——礦井相對瓦斯涌出量,m3/t;

qi——第i個生產采區相對瓦斯涌出量,m3/t;

Aoi——第i個生產采區平均日產量,t;

K″——已采采空區瓦斯涌出系數,如無實測值可參照附錄D選取。

5.1.6  瓦斯不均衡性涌出

考慮各區域瓦斯涌出的不均衡性,利用分源預測法預測的各區域的瓦斯涌出量需乘以瓦斯涌出不均衡系數Kn,如無實測值可參照附錄D選取。

5.2  礦山統計法

5.2.1  采用礦山統計法必須具備所要預測的礦井或采區煤層開采順序、采煤方法、頂板管理、地質構造、煤層賦存、煤質等與生產礦井或生產區域相同或類似的條件。

5.2.2  礦山統計法預測瓦斯涌出量外推范圍沿垂深不超過200m,沿煤層傾斜方向不超過600m。

5.2.3  礦井相對瓦斯涌出量與開采深度的關系由式(5)表示。

       (5)

式中  q——礦井相對瓦斯涌出量,m3/t;

H——開采深度,m;

H0——瓦斯風化帶深度,m;

α——相對瓦斯涌出量隨開采深度的變化梯度,m/( m3·t-1)。

a)α值確定。

1)當有瓦斯風化帶以下兩個水平的實際相對瓦斯涌出量資料時,α值由式(6)確定。

       (6)

式中  H2——瓦斯帶內2水平的開采深度,m;

H1——瓦斯帶內1水平的開采深度,m;

q2——在H2深度開采時的相對瓦斯涌出量,m3/t;

q1——在H1深度開采時的相對瓦斯涌出量,m3/t。

2)當有瓦斯風化帶以下多個水平的實際相對瓦斯涌出量資料時,α的加權平均值由式(7)確定。

          (7)

式中  Hi——第i個水平的開采深度,m;

qi——第i個水平的相對瓦斯涌出量,m3/t;

n——統計的開采水平個數。

b)H0的確定。

1)H0可由式(8)確定。

H0=H1-α(q1-2)                (8)

式中符號同前。

2)根據實測煤層瓦斯基本參數確定,瓦斯風化帶的下部邊界可參照下列條件確定:

甲烷及重烴的濃度之和占氣體組分的80%(按體積);

瓦斯壓力P=0.1~0.15MPa;

相對瓦斯涌出量qCH4=2~3 m3/t;

煤層的瓦斯含量:

● W=1.0~1.5 m3/t.r(長焰煤)

● W=1.5~2.0 m3/t.r(氣煤)

● W=2.0~2.5 m3/t.r(肥、焦煤)

● W=2.5~3.0 m3/t.r(瘦煤)

● W=3.0~4.0 m3/t.r(貧煤)

● W=5.0~7.0 m3/t.r(無煙煤)

5.2.4  當礦井相對瓦斯涌出量與開采深度之間不呈線性關系時,即α值不是常數時,應首先根據實測資料確定α值與開采深度的變化規律,然后再進行預測。

 


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