張 宇

1 礦井瓦斯資源儲(chǔ)量

煤礦瓦斯的儲(chǔ)量主要指的是在進(jìn)行煤礦瓦斯生產(chǎn)時(shí)，賦存瓦斯的煤、巖體向采動(dòng)空間排出的瓦斯總量[3]。

煤礦瓦斯的儲(chǔ)量計(jì)算公式的定義為：

W煤=A×X煤=2631.40×0.02=52.63Mm3

式中：

W煤－礦井瓦斯資源儲(chǔ)量，Mm3。

A－礦井煤炭地質(zhì)資源儲(chǔ)量，Mt。

X煤－可采煤層的平均瓦斯含量，m3/t。

2 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

2.1 回采工作面

開采層、鄰近層的相對(duì)瓦斯的涌出的總量二者共同組成了井下回采工作面的瓦斯總量。

Q采=Q1+Q2

式中：

Q采－回采工作面的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

Q1、Q2－開采層、鄰近層的相對(duì)瓦斯的涌出的總量，m3/t。

2.1.1 開采層的瓦斯涌出量

式中：

Q1－開采層的相對(duì)瓦斯的涌出的總量，m3/t；

m－開采層厚度，m；2- 1 煤層取2.65m，2- 2 中煤取3.37m；

M－工作面采高，m；2- 1 煤層取2.65m，2- 2 中煤取3.37m；

Ic－開采后的殘存瓦斯含量，m3/t；經(jīng)換算公式可得：2- 1 煤中殘存的瓦斯量約取0.057m3/t，2- 2 煤中殘存的瓦斯量約取 0.021m3/t。

表1 回采工作面涌出量預(yù)測(cè)

表2 井下生產(chǎn)盤區(qū)內(nèi)的瓦斯涌出的總量

I0—煤層原始瓦斯含量，m3/t；2- 1 煤原始瓦斯含量取最大值 0.19m3/t，2- 2 中煤原始瓦斯含量取最大值 0.07m3/t，2- 1 煤在開采完后2- 2 煤中的瓦斯含量得到一定釋放，釋放后2- 2 煤中的原始瓦斯含量為0.052m3/t。

f1是選取的圍巖瓦斯的局部涌出系數(shù)（1.1～1.3）；f2是工作面瓦斯的涌出系數(shù)

f3是采區(qū)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)工作面內(nèi)的煤體瓦斯涌出的影響系數(shù)，f3=(L- 2h)/L。

L—工作面長(zhǎng)度，取320m；

h—預(yù)排等值寬度，取19.7m，

故f3=0.88。

2.1.2 回采工作面的瓦斯涌出量

2.2 掘進(jìn)工作面

該部位的涌出總量由煤壁和落煤兩大部分的瓦斯涌出量組成，按照下式計(jì)算計(jì)算總值：

Q掘=Q3+Q4

式中：

Q掘—掘進(jìn)工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；

Q3、Q4分別是煤壁和落煤各自的絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；

2.2.1 掘進(jìn)時(shí)煤壁的絕對(duì)瓦斯涌出量

賦存在煤層中的瓦斯的壓力平衡狀態(tài)會(huì)因生產(chǎn)活動(dòng)而破壞，煤壁與每層內(nèi)出現(xiàn)壓力差，于是給瓦斯提供了沿煤層裂隙、煤層孔隙向外排出的條件。

按照以下公式計(jì)算：

式中：

Q3—煤壁的絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；

D、ν、L 分別是巷道斷面內(nèi)暴露煤壁面的周長(zhǎng)長(zhǎng)度（10m）、平均掘進(jìn)速度（0.028m/min）、掘進(jìn)長(zhǎng)度（800m）；

Q0—煤壁瓦斯涌出初速度，m3/m2·min，按下式計(jì)算：

q0=0.026[0.0004（Vr）2+0.16]W0

式中：

Vr、I0分別是煤中揮發(fā)份和瓦斯的含量，2- 1 煤取34.55%、0.19m3/t，2- 2 中煤取 34.83% 、0.052m3/t；

2.2.2 掘進(jìn)時(shí)落煤的絕對(duì)瓦斯涌出

Q4=S·v·γ·（I0- Ic）

式中：

Q4—落煤的絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；

v、S 分別是巷道平均掘進(jìn)速度、巷道斷面積（15m2）；

γ—2- 1 煤取 1.31t/m3，2- 2 中煤取 1.32t/m3；

I0、Ic分別是煤層瓦斯、殘余瓦斯含量，2- 1 煤取0.19m3/t、0.057m3/t，2- 2 中煤取 0.052m3/t、0.021m3/t；

表3 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)情況

2.3 生產(chǎn)盤區(qū)

在生產(chǎn)盤區(qū)內(nèi)的瓦斯涌出總量一般來(lái)說(shuō)包括盤區(qū)內(nèi)所有回采、掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出總量和采空區(qū)的瓦斯涌出總量，按照以下公式可以進(jìn)行精確計(jì)算：

式中：

Q區(qū)—生產(chǎn)盤區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

f'—生產(chǎn)盤區(qū)內(nèi)的采空區(qū)瓦斯的涌出系數(shù)，取f=1.3；

Q采1—第i 個(gè)井下回采工作面內(nèi)相對(duì)瓦斯涌出的總量，m3/t；

Ai—第i 個(gè)井下回采工作面內(nèi)的平均日產(chǎn)量，t；

Q掘i—第i 個(gè)煤礦井下掘進(jìn)工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；

A0—生產(chǎn)盤區(qū)平均日產(chǎn)量。

2.4 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

礦井內(nèi)的瓦斯涌出的總量為礦井內(nèi)正在生產(chǎn)的全部采區(qū)以及已經(jīng)開采完畢采區(qū)的瓦斯涌出量的總和，采用以下計(jì)算公式來(lái)計(jì)算具體數(shù)值：

式中：

Q—礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

f''—已采盤區(qū)內(nèi)的瓦斯涌出系數(shù)，其值約為1.35；

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

A0i—第i 個(gè)生產(chǎn)盤區(qū)平均日產(chǎn)量，t。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)使用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)煤礦瓦斯總含量，在礦井生產(chǎn)工作進(jìn)行初期，礦井的絕對(duì)瓦斯涌出的總量大約是9.35m3/min，而礦井的相對(duì)瓦斯的涌出的總量大約是0.36m3/t；在后期煤礦井下生產(chǎn)的過(guò)程中，礦井絕對(duì)瓦斯涌出的總量大約是6.53m3/min，而礦井的相對(duì)瓦斯涌出的總量大約是0.25m3/t[5]。