AQ-1018煤礦瓦斯涌出量測定方法

1、AQ 10182006礦井瓦斯涌出量預測方法前言本標準的附錄A、附錄B、附錄C、附錄D均為資料性附錄。本標準由國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局提出。本標準由國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局歸口。本標準起草單位：煤炭科學研究總院撫順分院。1 范圍本標準規(guī)定了采用分源預測法與礦山統(tǒng)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(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)的瓦斯涌出量預測。2 規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過本標準的引用成為本標準的條款。凡是注冊日期的引用文件，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準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達。 MT/T 77煤層氣

2、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(guī)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(chǎn)時期、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 absolute gas emission rate單位時間內(nèi)從煤層以及采落的煤（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(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m2/mi

3、n。3.4相對瓦斯涌出量 relative gas emission rate平均每產(chǎn)1t煤所涌出的瓦斯量，單位為m2/t3.5 礦山統(tǒng)計法 statistical predicted method of mine gas根據(jù)對本礦井或鄰近礦井實際瓦斯涌出資料的統(tǒng)計分析得同的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，預測新井或新水平瓦斯的方法。3.6分源預測法 predicted method by different gas source根據(jù)時間和地點的不同，分成數(shù)個向礦井涌出的與瓦斯源，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(chǎn)礦井新水平，

4、都必須進行瓦斯涌出量預測，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)通風設計、瓦斯抽放及瓦斯管理的依據(jù)。4.2 礦井瓦斯涌出量預測采用分源預測法或礦山統(tǒng)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(tǒng)圖、采掘接替計劃；2) 采煤方法、通風方式；3) 掘進巷道參數(shù)、煤巷平均掘進速度；4) 礦井、采區(qū)、回采工作面及掘進工作面產(chǎn)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(qū)(盤區(qū))

5、以及采掘工作面瓦斯涌出測定結果；e) 煤的工業(yè)分析指標(灰分、水分、揮發(fā)分和密度)以及煤質牌號。4.4 新建礦井或生產(chǎn)礦井新水平瓦斯涌出量預測由具有國家規(guī)定資質的專業(yè)機構和生產(chǎn)單位共同完成，預測結果經(jīng)專家審定后以報告形式提供給生產(chǎn)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24 h為一個預測圓班，采用式(1)計算。式中：q采回采工作面相對瓦斯涌出量，m3t；q1開采層相對瓦斯涌出量，m3t；q2鄰近層相

6、對瓦斯涌出量，m3t。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。式中：q掘掘進工作面絕對瓦斯涌出量，m3min；q3掘進工作面巷道煤壁絕對瓦斯涌出量，m3min；q4掘進工作面落煤絕對瓦斯涌出量，m3min。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(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量采用式(3)計算。式中：q區(qū)生產(chǎn)采區(qū)相對瓦斯涌出量，m3t；K'生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，如無實測值可參照附錄D選取；q采i第i個回采工作面相對瓦斯涌出量，m3t；Ai第i個回采工

7、作面的日產(chǎn)量，t；q掘i第i個掘進工作面絕對瓦斯涌出量，m3rain；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)計算。式中：q井礦井相對瓦斯涌出量，m3t；q區(qū)i第i個生產(chǎn)采區(qū)相對瓦斯涌出量，m3t；Aoi第i個生產(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(qū)域瓦斯涌出的不均衡性，利用分源預測法預測的各區(qū)域的瓦斯涌出量需乘以瓦斯涌出不均衡系數(shù)Kn，如無實測值可參照附錄D選取。5.2 礦山統(tǒng)計法5.2.1 采用礦山統(tǒng)計法必須具備所要預測的礦井或采區(qū)煤層開采順序、采煤方法、頂板管理、

8、地質構造、煤層賦存、煤質等與生產(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)計法預測瓦斯涌出量外推范圍沿垂深不超過200 m，沿煤層傾斜方向不超過600 m。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。式中：q礦井相對瓦斯涌出量，m3t；H開采深度，m；Ho瓦斯風化帶深度，m；a相對瓦斯涌出量隨開采深度的變化梯度，m(m3t-1)。a) a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，a值由式（6）確定。式中：H2瓦斯帶內(nèi)2水平的開采深度，m；H1瓦斯帶內(nèi)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

9、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的資料時，a的加權平均值由式（7）確定。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(tǒng)計的開采水平個數(shù)。b) H01) H0可由式（8）確定。式中符號同前。2） 根據(jù)實測煤層瓦斯基本參數(shù)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=0.1MPa0.15MPa；相對瓦斯涌出量qCH4=2m3/t3m3/t；煤層的瓦斯含量： W=1.0m3t.r1.5m3t.r(長焰煤) W=1.5m3t.r2.0m3t.r(氣煤) W=2.0

10、m3t.r2.5m3t.r(肥、焦煤) W=2.5m3t.r3.0m3t.r(瘦煤) W=3.0m3t.r4.0m3t.r(貧煤) W=5.0m3t.r7.0m3t.r(無煙煤)5.2.4 當?shù)V井相對瓦斯涌出量與開采深度之間不呈線性關系時，即a值不是常數(shù)時，應首先根據(jù)實測資料確定a值與開采深度的變化規(guī)律，然后再進行預測。附 錄 A(資料性附錄)開采層和鄰近層瓦斯涌出量計算方法A.1 開采層瓦斯涌出量A.1.1 薄及中厚煤層不分層開采時，開采層瓦斯涌出量可由式(A.1)計算。式中：q1開采層相對瓦斯涌出量，m3t；K1圍巖瓦斯涌出系數(shù)；K1值選取范圍為1.11.3；全部陷落法管理頂板，碳質組分較

11、多的圍巖，K1取1.3；局部充填法管理頂板K1取1.2；全部充填法管理頂板K1取1.1；砂質泥巖等致密性圍巖K1取值可偏??；K2工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，用回采率的倒數(shù)來計算；K3采區(qū)內(nèi)準備巷道預排瓦斯對開采層瓦斯涌出影響系數(shù)，如無實測值可按參照附錄D選取；m開采層厚度，m；M工作面采高，m；W0煤層原始瓦斯含量，m3t，參照附錄C選取；Wc運出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3t，如無實測值可參照附錄C選取。A.1.2 厚煤層分層開采時，開采層瓦斯涌出量計算采用式(A.2)計算。式中：Kf取決于煤層分層數(shù)量和順序的分層瓦斯涌出系數(shù)，如無實測值可按參照附錄D選取；其他符號意義同前。A.2 鄰近層瓦斯涌

12、出量鄰近層瓦斯涌出量采用式(A.3)計算。式中：q2鄰近層相對瓦斯涌出量，m3t；mi第i個鄰近層煤層厚度，m；M工作面采高，m；i第i個鄰近層瓦斯排放率，%，如無實測值可參照附錄D選?。籛0i第i個鄰近層煤層原始瓦斯含量，m3t，如無實測值可參照開采層選?。籛ci第i個鄰近層煤層殘存瓦斯含量，m3t，如無實測值可參照開采層選取。附 錄 B(資料性附錄)掘進工作面煤壁和落煤瓦斯涌出量計算方法B.1 掘進巷道煤壁瓦斯涌出量掘進巷道煤壁瓦斯涌出量采用式(B.1)計算。式中：q3掘進巷道煤壁瓦斯涌出量，m3min；D巷道斷面內(nèi)暴露煤壁面的周邊長度，m；對于薄及中厚煤層，D=2mo，mo為開采層厚度；

13、對于厚煤層，D=2h+b，h及b分別為巷道的高度及寬度；巷道平均掘進速度，mmin；L巷道長度，m；q0煤壁瓦斯涌出強度，m3(m2min)，如無實測值可參考式(B.2)計算。式中：q0巷道煤壁瓦斯涌出量初速度，m3(m2min)：Vr煤中揮發(fā)分含量，；W0煤層原始瓦斯含量，m3t，參照附錄C選取。B.2 掘進落煤的瓦斯涌出量掘進巷道落煤的瓦斯涌出量采用式(B.3)計算。式中：q4掘進巷道落煤的瓦斯涌出量，m3min：S掘進巷道斷面積，m2；巷道平均掘進速度，mmin；煤的密度，tm3；W0煤層原始瓦斯含量，m3t，參照附錄C選取；Wc運出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3t，如無實測值可按參照附錄

14、C選取。附錄C（資料性附錄）煤層原始瓦斯含量和殘存瓦斯含量的選定C.1 煤層瓦斯含量值是分源預測礦井瓦斯涌出量的核心參數(shù)，因此要求瓦斯含量測值盡可能接近真值。C.2 煤層原始瓦斯含量的測定與計算可采用直接法（地勘鉆孔解吸法）進行測定與計算，參見煤層氣測定方法（解吸法）（MT/T7794）。C.3 地勘鉆孔解吸法測定煤層瓦斯含量時，當鉆孔深度小于500m時，按MT/T7794標準測定瓦斯含量；當鉆孔深度500m1000m或煤的解吸性能很強時，測定值必須進行校正。C.4 直接法測定的煤層瓦斯含量應與鄰近生產(chǎn)礦井和已生產(chǎn)水平井下鉆孔解吸法或間接法測定的瓦斯含量對比。C.5 煤的殘存瓦斯含量Wc。高變

15、質煤瓦斯含量>10m3/t.r和低變質煤的Wc值可按表C.1選??；瓦斯含量<10m3/t.r的高變質煤的Wc值可按式（C.1）選取。瓦斯含量<10m3/t.r的高變質煤的Wc按式（C.1）計算。式中：Wc煤層殘存瓦斯含量，m3/t.r；W0煤層原始瓦斯含量，m3/t.r。附錄D（資料性附錄）分源預測法各種系數(shù)的確定D.1 采面巷道預排瓦斯影響系數(shù)K3采用長壁后退式回采時，K3按式（D.1）計算。K3=（L-2h）/L（D.1）采用長壁前進式回采時，如上部相鄰工作面已采，則K3=1；上部相鄰工作面未采，K3按式（D.2）計算。式中：L工作面長度，m；h掘進巷道預排等值寬度，m，

16、如無實測值可按表D.1取值；b巷道寬度，m。D.2 分層開采第i分層瓦斯涌出量系數(shù)Kfi 分層（兩層或三層）開采時，Kfi按表D.2取值；分層（四層）開采時，Kfi值按表D.3取值。表D.2 分層（兩層或三層）開采Kfi值兩個分層開采三個分層開采Kf1Kf2Kf1Kf2Kf31.5040.4961.8200.6920.488表D.3 分層（四層）開采Kfi值D.3 鄰近層受采動影響瓦斯排放率Ki當鄰近層位于冒落帶中時，Ki=1。當采高小于4.5m時，Ki按式（D.3）計算或按圖D.1選取。式中：hi第i鄰近層與開采層垂直距離，m；hp受采動影響頂?shù)装鍘r層形成貫穿裂隙，鄰近層向工作面釋放卸壓瓦斯的巖層破壞范圍，m。 1上鄰近層；2緩傾斜煤層下鄰近層；3傾斜、急傾斜煤層下鄰近層。圖D.1 鄰近層瓦斯排放率與層間距的關系曲線開采層頂、底板的破壞