礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法（AQ1018—2006）

2006年2月27日  國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布

1  范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用分源預(yù)測(cè)法與礦山統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于新建礦井、生產(chǎn)礦井新水平延深、新采區(qū)以及采掘工作面(放頂煤工作面除外)的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)。

2  規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)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(biāo)準(zhǔn)。

MT/T77  煤層氣測(cè)定方法(解吸法)

《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》

3  術(shù)語(yǔ)及定義

3.1

礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)  prediction of mine gas emission rate

計(jì)算出礦井在一定生產(chǎn)時(shí)期、生產(chǎn)方式和配產(chǎn)條件下的瓦斯涌出量，并繪制反映瓦斯涌出規(guī)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(jìn)行瓦斯抽放時(shí)應(yīng)包括抽放瓦斯量。

3.3

絕對(duì)瓦斯涌出量  absolute gas emission rate

單位時(shí)間內(nèi)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(duì)瓦斯涌出量  relative gas emission rate

平均每產(chǎn)1噸煤所涌出的瓦斯量，單位為m3/t。

3.5

礦山統(tǒng)計(jì)法  statistical predicted bbbbbb of mine gas

根據(jù)對(duì)本礦井或鄰近礦井實(shí)際瓦斯涌出資料的統(tǒng)計(jì)分析得出的礦井瓦斯涌出量隨開(kāi)采深度變化的規(guī)律，預(yù)測(cè)新井或新水平瓦斯涌出量的方法。

3.6

分源預(yù)測(cè)法  predicted bbbbbb by different gas source

根據(jù)時(shí)間和地點(diǎn)的不同，分成數(shù)個(gè)向礦井涌出的瓦斯源，在分別對(duì)這些瓦斯涌出源進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上得出礦井瓦斯涌出量的方法。 [NextPage]

4  一般要求

4.1  新建礦井或生產(chǎn)礦井新水平，都必須進(jìn)行瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，以確定新礦井、新水平、新采區(qū)投產(chǎn)后瓦斯涌出量大小，作為礦井和采區(qū)通風(fēng)設(shè)計(jì)、瓦斯抽放及瓦斯管理的依據(jù)。

4.2  礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)采用分源預(yù)測(cè)法或礦山統(tǒng)計(jì)法。

4.3  礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)應(yīng)包括以下資料：

a)礦井采掘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū):

1)開(kāi)拓、開(kāi)采系統(tǒng)圖、采掘接替計(jì)劃；

2)采煤方法、通風(fēng)方式；

3)掘進(jìn)巷道參數(shù)、煤巷平均掘進(jìn)速度；

4)礦井、采區(qū)、回采工作面及掘進(jìn)工作面產(chǎn)量。

b)礦井地質(zhì)報(bào)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(cè)定結(jié)果、風(fēng)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(qū)(盤(pán)區(qū))以及采掘工作面瓦斯涌出測(cè)定結(jié)果；

e)煤的工業(yè)分析指標(biāo)(灰分、水分、揮發(fā)分和密度)以及煤質(zhì)牌號(hào)。

4.4  新建礦井或生產(chǎn)礦井新水平瓦斯涌出量預(yù)測(cè)由具有國(guó)家規(guī)定資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)單位共同完成，預(yù)測(cè)結(jié)果經(jīng)專家審定后以報(bào)告形式提供給生產(chǎn)單位和有關(guān)部門(mén)。

5  礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法

5.1  分源預(yù)測(cè)法

5.1.1  礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系

礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系如圖1所示。

圖1  礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系關(guān)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(yù)測(cè)用相對(duì)瓦斯涌出量表達(dá)，以24h為一個(gè)預(yù)測(cè)圓班，采用式(1)計(jì)算。

q采＝q1+q2                  (1)

式中  q采——回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

q1——開(kāi)采層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

q2——鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t。

開(kāi)采層和鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量計(jì)算方法見(jiàn)附錄A。 [NextPage]

5.1.3  掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量

掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)用絕對(duì)瓦斯涌出量表達(dá)，采用式(2)計(jì)算。

q掘＝q3+q4       (2)

式中  q掘——掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；

q3——掘進(jìn)工作面巷道煤壁絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；

q4——掘進(jìn)工作面落煤絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min。

掘進(jìn)工作面巷道煤壁和落煤瓦斯涌出量計(jì)算方法見(jiàn)附錄B。

5.1.4  生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量

生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量采用式(3)計(jì)算。

     (3)

式中  q區(qū)——生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

K′——生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照附錄D選?。?

q采i——第i個(gè)回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

Ai——第i個(gè)回采工作面的日產(chǎn)量，t；

q掘i——第i個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；

Ao——生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t。

5.1.5  礦井瓦斯涌出量

礦井瓦斯涌出量采用式(4)計(jì)算。

          (4)

式中  q井——礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

q區(qū)i——第i個(gè)生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

Aoi——第i個(gè)生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t；

K″——已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照附錄D選取。

5.1.6  瓦斯不均衡性涌出

考慮各區(qū)域瓦斯涌出的不均衡性，利用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)的各區(qū)域的瓦斯涌出量需乘以瓦斯涌出不均衡系數(shù)Kn，如無(wú)實(shí)測(cè)值可參照附錄D選取。

5.2  礦山統(tǒng)計(jì)法

5.2.1  采用礦山統(tǒng)計(jì)法必須具備所要預(yù)測(cè)的礦井或采區(qū)煤層開(kāi)采順序、采煤方法、頂板管理、地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存、煤質(zhì)等與生產(chǎn)礦井或生產(chǎn)區(qū)域相同或類似的條件。

5.2.2  礦山統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)瓦斯涌出量外推范圍沿垂深不超過(guò)200m，沿煤層傾斜方向不超過(guò)600m。

5.2.3  礦井相對(duì)瓦斯涌出量與開(kāi)采深度的關(guān)系由式(5)表示。 [NextPage]

式中  q——礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

H——開(kāi)采深度，m；

H0——瓦斯風(fēng)化帶深度，m；

α——相對(duì)瓦斯涌出量隨開(kāi)采深度的變化梯度，m/( m3·t-1)。

a)α值確定。

1)當(dāng)有瓦斯風(fēng)化帶以下兩個(gè)水平的實(shí)際相對(duì)瓦斯涌出量資料時(shí)，α值由式(6)確定。

       (6)

式中  H2——瓦斯帶內(nèi)2水平的開(kāi)采深度，m；

H1——瓦斯帶內(nèi)1水平的開(kāi)采深度，m；

q2——在H2深度開(kāi)采時(shí)的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

q1——在H1深度開(kāi)采時(shí)的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t。

2)當(dāng)有瓦斯風(fēng)化帶以下多個(gè)水平的實(shí)際相對(duì)瓦斯涌出量資料時(shí)，α的加權(quán)平均值由式(7)確定。

          (7)

式中  Hi——第i個(gè)水平的開(kāi)采深度，m；

qi——第i個(gè)水平的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

n——統(tǒng)計(jì)的開(kāi)采水平個(gè)數(shù)。

b)H0的確定。

1)H0可由式(8)確定。

H0=H1-α(q1-2)                (8)

式中符號(hào)同前。

2)根據(jù)實(shí)測(cè)煤層瓦斯基本參數(shù)確定,瓦斯風(fēng)化帶的下部邊界可參照下列條件確定：

甲烷及重?zé)N的濃度之和占?xì)怏w組分的80％(按體積)；

瓦斯壓力P=0.1～0.15MPa；

相對(duì)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(zhǎng)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(wú)煙煤)

5.2.4  當(dāng)?shù)V井相對(duì)瓦斯涌出量與開(kāi)采深度之間不呈線性關(guān)系時(shí)，即α值不是常數(shù)時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定α值與開(kāi)采深度的變化規(guī)律，然后再進(jìn)行預(yù)測(cè)。