测算综采面采空区瓦斯涌出量的几种方法.docx

测算综采面采空区瓦斯涌出量的几种方法测算综采面采空区瓦斯涌出量的几种方法1 采空区瓦斯涌出来源分析采空区瓦斯涌出可分为几部分，即围岩瓦斯涌出、未采分层瓦斯涌出、回采丢煤瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出，如工作面周围有已采的老空区存在，也会向现采空区涌出瓦斯。这几部分瓦斯随着采场内煤层、岩层的变形或垮落而卸压，按各自的规律涌入采空区，混合在一起，在浓度（压力）差和通风负压的作用下涌向工作面，要想严格区分上述各部分涌出的瓦斯量，由于采场条件所限是很困难的，以往的研究是根据有关的瓦斯涌出资料进行统计分析，确定各部分瓦斯涌出系数来计算采面各涌出源的瓦斯涌出量，煤炭科学研究总院抚顺分院的国家重点科技攻关成果“分源预测法，”就是在统计的基础上提出的计算瓦斯涌出量的方法，但系数选择对结果影响很大。如果将上述的构成采空区瓦斯的几部分作为一个瓦斯源，采用切实可行的研究测定方法，来确定采空区的瓦斯涌出量是具有实际意义的，而且可降低系统误差。因此，将综采工作面采空区当做一个整体严研究。以淮南矿业集团潘三矿 1452（3）综采面为例，该面采空区除围岩瓦斯涌出外，由于煤层厚度 3.8m，采高 3.3m，有未采的薄层煤遗留在采空区内，一部分采落的煤块也丢落到采空区内，此外开采层上部 1m 左右有 1 层厚 1.1m 的煤层，随工作面顶板垮落到采空区内，同时 1452（3）综采面周围还有老空区存在。因此 1452（3）综采面采空区瓦斯涌出构成关系如图 1 所示。图 1 1452（3）综采面采空区瓦斯来源构成示意2 采空区瓦斯涌出量测算采空区由于无法进入，瓦斯涌出又十分复杂，无法直接测量其瓦斯涌出量，只能采用间接法。有 4 种方法可以粗略的预测、推算采空区的瓦斯涌出量。2.1 分源计算法根据工作面来源分类方法，工作面瓦斯涌出来源分为煤壁、落煤、采空区瓦斯涌出（包括邻近层瓦斯涌出），而分源预测法将工作面瓦斯来源分为本层及邻近层瓦斯涌出，采用 2 种不同分源方法时，工作面瓦斯涌出量分别计算如下：对于开采层而言，采出煤瓦斯涌出可近似用下式估算：式中 W0煤层原始瓦斯含量，m3/t；WC运出工作面后残存瓦斯含量，m3/t。对于一次采全高（包括煤层不分层开采，且开采厚度小于煤层厚度）的工作面，当考虑开采层掘进巷道预排影响、围岩瓦斯涌出等因素时，根据分源预测法，其开采层瓦斯涌出量可用下式计算：式中 q开开采层瓦斯相对涌出量，m3/t；K1围岩瓦斯涌出系数；K2工作面丢煤瓦斯涌出系数，为回采率的倒数；K3采面巷道预排瓦斯影响系数，K3=（L-2h）/L 为工作面长度，h为掘进巷道预等值宽度；m开采层厚度，m；M开采层采高，m。厚煤层分层开采时，开采层瓦斯涌出量计算公式如下：q开=K1K2K3Kf（W0-WC）（6）式中Kf取决于煤层分层数量和顺序的分层瓦斯涌出系数；其它符号意义同前。邻近层瓦斯涌出量的计算：n 个邻近层总的相对瓦斯涌出量为：式中 q邻邻近层瓦斯涌出量，m3/t；mi第 i 个邻近层煤层厚度，m；M开采采高，m；i第 i 个邻近层瓦斯排放率，Woi第 i 个邻近层煤层瓦斯含量，m3/t。则采空区瓦斯涌出量为 q 采区= q 开q 邻（W 0 WC）即：1452（3）综采面配风量 2000m3/min 左右，回风平均瓦斯浓度 0.8%左右，风排瓦斯量 16m3/min，采空区抽放瓦斯量 2025m3/min，工作面瓦斯涌出总量在 3540 m3/min。采面平均日产量 4000t，则工作面相对瓦斯涌出量约为 14m3/min。煤层瓦斯含量 8m3/min，残存瓦斯含量2m3/min，根据公式（4），煤壁及落煤瓦斯涌出量为 W0-WC=8-2=6m3/t，由公式（3），采空区相对瓦斯涌出量 16-4=8m3/t,采空区瓦斯涌出量占工作面总涌出的 57。对于未开采的工作面，其采空区瓦斯涌出量可参考相邻工作面按上面公式进行预测。2.2 用老顶垮落前后回风瓦斯涌出量的变化来估算其计算公式为：Q3= Q4（Q2Q1）采空区瓦斯涌出量占工作面总瓦斯涌出量的比例为：式中 Q3采空区瓦斯出量，m3/min；Q1老顶垮落前回风巷风排瓦斯量，m3/min；Q2老顶垮落后，受采空区瓦斯影响的回风巷风排瓦斯量（含引排瓦斯），m3/min；Q4采空区瓦斯抽放量，m3/min；R采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的比例，。以平顶山一矿戊21191 综采面为例计算采空区瓦斯涌出量，当戊21191 工作面推进 30m 左右时，老顶初次垮落，工作面回风流中瓦斯急剧增大，回风流中的瓦斯浓度由老顶垮前的 0.26增加到 0.58，此时工作面供风量 885m3/min，可以推算，开采初期采面煤壁和落煤的瓦斯涌出量合计为 2.3m3/min，采空区瓦斯涌出量为 2.83m3/min，采空区的瓦斯涌出量占采面总