本發(fā)明涉及一種投資少、見效快、效益高、安全系數(shù)高的預(yù)測單一煤層開采采區(qū)瓦斯涌出量的方法。

背景技術(shù)：

目前主要應(yīng)用分源預(yù)測法對井下瓦斯涌出量進行預(yù)測。分源預(yù)測法是以煤層瓦斯含量、地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)礦井瓦斯涌出源—回采瓦斯、掘進瓦斯、采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律，對礦井內(nèi)各回采工作面、掘進工作面瓦斯涌出量進行預(yù)測。該方法所做工作多，時間長，代價高。改進后的分源比例法則主要通過觀測，總結(jié)規(guī)律預(yù)測采區(qū)瓦斯涌出量，找到適合該礦區(qū)的瓦斯采掘平衡系數(shù)，就可以在回采前預(yù)測采區(qū)瓦斯涌出量以及各瓦斯來源量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利提出了一種預(yù)測單一煤層開采采區(qū)瓦斯涌出量的方法，該方法投資少、見效快、效益高、安全系數(shù)高。

本發(fā)明技術(shù)方案包括以下步驟：

第一步：多次監(jiān)測總結(jié)得到回采工作面煤壁瓦斯涌出量與掘進工作面煤壁瓦斯涌出量存在一個近似穩(wěn)定的比例關(guān)系，即Q_回采煤壁/Q_掘進煤壁=B，命名為采掘瓦斯平衡系數(shù)；

第二步：選擇正在掘進的工作面，測定裝運煤工作結(jié)束且無其它施工作業(yè)時段的掘進工作面瓦斯涌出量（測風(fēng)量和瓦斯?jié)舛龋酥导礊閷?yīng)巷長下的掘進工作面煤壁瓦斯涌出量Q_掘進煤壁；在相同巷長條件下，選擇正常掘進作業(yè)時段，測定掘進落煤期間，巷道的瓦斯涌出總量的平均值Q_掘進（多次測值平均）將此值減去所測的Q_掘進煤壁，即為掘進落煤瓦斯涌出量Q_掘進落煤；掘進工作面瓦斯涌出來源構(gòu)成按下列公式計算：

C_掘進煤壁=Q_掘進煤壁/Q_掘進×100%

C_掘進落煤=Q_掘進落煤/Q_掘進×100%

式中 C_掘進煤壁、C_掘進落煤—分別是掘進工作面煤壁、落煤瓦斯涌出比例，%；

Q_煤壁、Q_落煤—分別是掘進工作面煤壁、落煤瓦斯涌出量，m³/min；

Q_掘進—掘進工作面瓦斯涌出量，m³/min

分源比例法預(yù)測掘進工作面瓦斯涌出量：

Q_掘進＝Q_掘進煤壁/C_掘進煤壁

Q_掘進落煤＝Q_掘進×C_掘進落煤；

第三步：在工作面剛開始開采階段（老頂?shù)谝淮慰迓淝埃?，選擇檢修班測定工作面進、回風(fēng)順槽風(fēng)量和瓦斯?jié)舛?，確定工作面進、回風(fēng)瓦斯涌出量，兩者之差即為回采工作面煤壁瓦斯涌出量Q_回采煤壁；在工作面老頂未垮落前，選擇正?；夭砂啵瑴y定回采過程中進、回風(fēng)瓦斯涌出量，兩者之差即為工作面煤壁瓦斯涌出量與采（落）煤瓦斯涌出量之和，將該值減去Q_回采煤壁，即得采（落）煤瓦斯涌出量Q_回采落煤；選擇工作面推進至距開切眼100m左右位置的正?；夭砂啵瑴y定回采過程中工作面瓦斯涌出量Q_回采（測點布置與前類似），將此值減去上述中獲得的Q_回采煤壁和Q_回采落煤，即得采空區(qū)瓦斯涌出量Q_{采空區(qū)}；在各源瓦斯涌出量已知時回采工作面瓦斯涌出來源構(gòu)成可按下列公式計算：

Q_回采煤壁/Q_掘進煤壁=B

C_回采煤壁=Q_回采煤壁/Q_回采×100%

C_回采落煤=Q_回采落煤/Q_回采×100%

C_{采空區(qū)}=Q_{采空區(qū)}/Q_回采×100%

式中 C_回采煤壁、C_回采落煤、C_{采空區(qū)}—分別是煤壁、落煤和采空區(qū)瓦斯涌出比例，%；

Q_回采煤壁、Q_回采落煤、Q_{采空區(qū)}—分別是煤壁、落煤和采空區(qū)瓦斯涌出量，m³/min；

Q_回采—回采工作面瓦斯涌出量，m³/min；

分源比例法預(yù)測回采面瓦斯涌出量：

Q_回采煤壁=Q_掘進煤壁×B

Q_回采＝Q_回采煤壁/C_回采煤壁

Q_回采落煤＝Q_回采×C_回采落煤

Q_{采空區(qū)}＝Q×C_{采空區(qū)}；

第四步：每個采區(qū)是多個工作面生產(chǎn)，所以采區(qū)瓦斯涌出量實質(zhì)上就是多個工作面瓦斯涌出量之和；采煤時，采區(qū)瓦斯涌出量為回采工作面瓦斯涌出量與掘進工作面瓦斯涌出量之和；檢修時，采區(qū)瓦斯涌出量為回采工作面瓦斯涌出量與掘進工作面瓦斯涌出量之和減去回采時落煤產(chǎn)生的瓦斯涌出量，即：

Q_{采煤采區(qū)}=∑Q_回采+∑Q_掘進

Q_{檢修采區(qū)}=∑Q_回采+∑Q_掘進-∑Q_回采落煤

式中 Q_{采煤采區(qū)}、Q_{檢修采區(qū)}—分別是采煤、檢修時采區(qū)瓦斯涌出量，m³/min。

采用上述方案所產(chǎn)生的效用在于：采用分源比例法，提出采掘瓦斯平衡系數(shù)，在布置回采巷道階段可以預(yù)測采區(qū)瓦斯涌出量。該預(yù)測方法投資低、見效快、效益高、安全系數(shù)高，是實現(xiàn)快速預(yù)測采區(qū)瓦斯涌出量的有利途徑。

附圖說明

圖1為一種預(yù)測單一煤層開采采區(qū)瓦斯涌出量的方法流程圖。

具體實施例

本專利公開了一種預(yù)測單一煤層開采采區(qū)瓦斯涌出量的方法，為了使本專利的優(yōu)點、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實施方式對本專利做進一步清楚、完整的說明。

某礦根據(jù)工作面煤層賦存狀況等及多次監(jiān)測總結(jié)將回采工作面瓦斯涌出劃分成三大瓦斯涌出源：落煤瓦斯涌出、煤壁瓦斯涌出和采空區(qū)瓦斯涌出，且C_回采煤壁=20%，C_回采落煤=60%、C_{采空區(qū)}=20%；根據(jù)工作面煤層賦存狀況等及多次監(jiān)測總結(jié)將掘進工作面瓦斯劃分為煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出兩部分，C_掘進煤壁=37.5%、C_掘進落煤=62.5%；多次監(jiān)測總結(jié)得到回采工作面煤壁瓦斯涌出量與掘進工作面煤壁瓦斯涌出量存在一個近似穩(wěn)定的比例關(guān)系，即Q_回采煤壁/Q_掘進煤壁=B，命名為采掘瓦斯平衡系數(shù)，該礦區(qū)域內(nèi)B=2。

選擇正在掘進的工作面，測定裝運煤工作結(jié)束且無其它施工作業(yè)時段的掘進工作面瓦斯涌出量（測風(fēng)量和瓦斯?jié)舛龋?，此值即為對?yīng)巷長下的掘進工作面煤壁瓦斯涌出量Q_掘進煤壁=0.03m³/min；在相同巷長條件下，選擇正常掘進作業(yè)時段，測定掘進落煤期間，巷道的瓦斯涌出總量的平均值Q_掘進=0.083m³/min（多次測值平均）將此值減去所測的Q_掘進煤壁，即為掘進落煤瓦斯涌出量Q_掘進落煤0.053m³/min；掘進工作面瓦斯涌出來源構(gòu)成按比例公式計算如下：

Q_掘進=Q_掘進煤壁/C_掘進煤壁=0.08m³/min

誤差僅為0.003m³/min，驗證比例合理正確。

回采工作面回采前，分源比例法預(yù)測回采工作面瓦斯涌出量如下：

Q_回采煤壁=Q_掘進煤壁×B=0.06m³/min

Q_回采＝Q_回采煤壁/C_回采煤壁=0.3m³/min

Q_回采落煤＝Q_回采×C_回采落煤=0.18m³/min

Q_{采空區(qū)}＝Q×C_{采空區(qū)}=0.06m³/min

回采工作面回采時，實測瓦斯涌出量如下：在工作面剛開始開采階段（老頂?shù)谝淮慰迓淝埃?，選擇檢修班測定工作面進、回風(fēng)順槽風(fēng)量和瓦斯?jié)舛?，確定工作面進、回風(fēng)瓦斯涌出量，兩者之差即為回采工作面煤壁瓦斯涌出量Q_回采煤壁=0.065m³/min；在工作面老頂未垮落前，選擇正?；夭砂?，測定回采過程中進、回風(fēng)瓦斯涌出量，兩者之差即為工作面煤壁瓦斯涌出量與采（落）煤瓦斯涌出量之和，將該值減去Q_回采煤壁，即得采（落）煤瓦斯涌出量Q_回采落煤=0.20m³/min；選擇工作面推進至距開切眼100m左右位置的正常回采班，測定回采過程中工作面瓦斯涌出量Q_回采=0.32m³/min（測點布置與前類似），將此值減去上述中獲得的Q_回采煤壁和Q_回采落煤，即得采空區(qū)瓦斯涌出量Q_{采空區(qū)}=0.055m³/min，各實測結(jié)果與預(yù)測結(jié)果基本一致，驗證比例合理正確。

回采工作面回采前，分源比例法預(yù)測回采工作面瓦斯涌出量如下：該礦采區(qū)是單工作面生產(chǎn)，所以采區(qū)瓦斯涌出量實質(zhì)上就是工作面瓦斯涌出量之和；采煤時，采區(qū)瓦斯涌出量為回采工作面瓦斯涌出量與掘進工作面瓦斯涌出量之和；檢修時，采區(qū)瓦斯涌出量為回采工作面瓦斯涌出量與掘進工作面瓦斯涌出量之和減去回采時落煤產(chǎn)生的瓦斯涌出量：

Q_{采煤采區(qū)}=Q_回采+Q_掘進=0.38m³/min

Q_{檢修采區(qū)}=Q_回采+Q_掘進-Q_回采落煤=0.2m³/min

式中 Q_{采煤采區(qū)}、Q_{檢修采區(qū)}—分別是采煤、檢修時采區(qū)瓦斯涌出量，m³/min；

實測結(jié)果為，

Q_{采煤采區(qū)}=Q_回采+Q_掘進=0.403m³/min

Q_{檢修采區(qū)}=Q_回采+Q_掘進-Q_回采落煤=0.203m³/min

兩者比較，誤差很小，驗證預(yù)計方法的合理正確。

本發(fā)明所述的一種預(yù)測單一煤層開采采區(qū)瓦斯涌出量的方法適用于具有相同的開采技術(shù)條件、地質(zhì)條件的礦區(qū)，通過總結(jié)該礦區(qū)瓦斯來源及其比例，提出瓦斯采掘平衡系數(shù)，可以在布置回采巷道即回采前就可以預(yù)測采區(qū)瓦斯涌出量，該方法成本低，速度快，易操作。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的具體實施方式，但本發(fā)明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護范圍之內(nèi)。