礦井瓦斯與礦塵防治技術(shù)課件第2章

安徽理工大學(xué)第二章：礦井瓦斯涌出模塊一：煤層瓦斯流動(dòng)的基本規(guī)律模塊二：煤層瓦斯涌出第一部分礦井瓦斯防治技術(shù)模塊三：礦井瓦斯等級(jí)鑒定第一頁，共六十七頁。模塊一：煤層瓦斯流動(dòng)的基本規(guī)律第二頁，共六十七頁。2.1煤層瓦斯運(yùn)移

2.1.1瓦斯運(yùn)移

保存在煤層中的瓦斯僅占形成瓦斯量的1/10。成煤過程中形成的瓦斯可分如下幾個(gè)部分：(1)保存煤層中的瓦斯；(2)從煤層中運(yùn)移出來，保存在圍巖中的瓦斯；(3)從煤層中運(yùn)移出來，溶解于地下水中瓦斯；(4)排放大氣中瓦斯。第三頁，共六十七頁。2.1煤層瓦斯運(yùn)移

2.1.2煤層瓦斯流動(dòng)1、原始煤體：

瓦斯在煤層中以呈壓縮狀態(tài)，煤層瓦斯壓力隨深度增大而增大，是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，煤層瓦斯由深部向地表流動(dòng)的結(jié)果，但這種煤層瓦斯流動(dòng)是極其緩慢的，在采礦工程中，研究煤層瓦斯流動(dòng)時(shí)，一般忽略這種緩慢的瓦斯流動(dòng)。通常認(rèn)為，在采掘工作或鉆孔未影響到的煤層，瓦斯處于平衡狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生瓦斯流動(dòng)。第四頁，共六十七頁。2、采掘影響區(qū)由于采掘破壞了原有的瓦斯壓力平衡狀態(tài)，引起瓦斯流動(dòng)，形成瓦斯流動(dòng)場(chǎng)。應(yīng)響影響煤層瓦斯流動(dòng)的因素很多，諸如煤層賦存條件、瓦斯壓力、含量、煤層透氣性以及采掘技術(shù)條件等等，但主要影響因素為瓦斯壓力和煤層透氣性，前者是瓦斯流動(dòng)的動(dòng)力，后者是瓦斯流動(dòng)的阻力。2.1煤層瓦斯運(yùn)移

2.1.2煤層瓦斯流動(dòng)第五頁，共六十七頁。

瓦斯在煤層中由高壓流向低壓，在煤層中即形成一定的流動(dòng)范圍——瓦斯流動(dòng)場(chǎng)。

從時(shí)間因素來看：流動(dòng)類型可分為穩(wěn)定流動(dòng)和非穩(wěn)定流動(dòng)兩種類型，前者流動(dòng)場(chǎng)不隨時(shí)間而變化，后者流動(dòng)場(chǎng)隨時(shí)間而改變。煤層瓦斯流動(dòng)屬非穩(wěn)定流動(dòng)類型。

從空間形態(tài)來看：瓦斯流動(dòng)類型分為單向流動(dòng)、徑向流動(dòng)和球向流動(dòng)三種類型。2.1煤層瓦斯運(yùn)移

2.1.3煤層瓦斯流動(dòng)場(chǎng)第六頁，共六十七頁。(1)單向流動(dòng)

單向流動(dòng)的特點(diǎn)是煤層瓦斯沿單一方向流動(dòng)，流線相互平行。沿煤層開掘高度大于煤層厚度的巷道后，巷道兩側(cè)煤層中的瓦斯皆沿垂直于巷道的方向流動(dòng)，這種流動(dòng)屬單向流動(dòng)。如:薄及中厚煤層掘進(jìn)面,采煤工作面煤壁。2.1煤層瓦斯運(yùn)移

2.1.3煤層瓦斯流動(dòng)場(chǎng)瓦斯流向瓦斯流向等壓瓦斯線等壓瓦斯線第七頁，共六十七頁。(2)徑向流動(dòng)徑向流動(dòng)是平面流動(dòng)。徑向流動(dòng)時(shí)，等瓦斯壓力線為一組同心圓，瓦斯流線沿圓的徑向發(fā)展。在煤礦井下，石門或鉆孔垂直揭穿煤層時(shí)，煤層中的瓦斯流動(dòng)就是徑向流動(dòng)。2.1煤層瓦斯運(yùn)移

2.1.3煤層瓦斯流動(dòng)場(chǎng)瓦斯流場(chǎng)等壓瓦斯線第八頁，共六十七頁。(2)球向流動(dòng)球向流動(dòng)的特點(diǎn)是等瓦斯壓力線為一組同心球狀，瓦斯流線沿球的徑向發(fā)展。在煤礦井下屬球向流動(dòng)的情況很少見。石門揭特厚煤層，特厚煤層中的掘進(jìn)面迎頭和鉆孔孔底以及煤塊的瓦斯放散等都可近似地視為球向流動(dòng)。2.1煤層瓦斯運(yùn)移

2.1.3煤層瓦斯流動(dòng)場(chǎng)第九頁，共六十七頁。2.2煤層瓦斯流動(dòng)的基本定律1、滲流瓦斯沿裂隙、構(gòu)造破碎帶的運(yùn)移方式。2、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)瓦斯在小孔（＜1μm）與微孔（＜0.1μm）內(nèi)運(yùn)移主要是擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，即瓦斯分子在其濃度梯度作用下由高濃度向低濃度方向運(yùn)移。可用Fick定律描述，即：式中：D----擴(kuò)散系數(shù)；----瓦斯?jié)舛忍荻?；dt----時(shí)間增量；dm----在dt時(shí)間內(nèi)通過單位面積的擴(kuò)散量。

第十頁，共六十七頁。2.2煤層瓦斯流動(dòng)的基本定律3、煤粒擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)方程若煤層由服從Fick定律的煤粒組成，根據(jù)Fick定律和質(zhì)量守恒定律，得煤粒擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)微分方程。

式中：X----煤粒瓦斯含量；r----煤粒內(nèi)任一點(diǎn)半徑。4、瓦斯?jié)B透運(yùn)動(dòng)瓦斯在中孔（＞1μm）以上的孔隙或裂隙內(nèi)，由于壓差作用下而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。

流態(tài)：層流，粘性力為主，Re＜1~10。

紊流，慣性力為主第十一頁，共六十七頁。①線性層流滲透定律----Darcy定律表述式式中：K--煤層的滲透率，m2；μ--流體的絕對(duì)粘度，Pa.S;--流體的壓力梯度，Pa/m。Darcy定律適應(yīng)范圍討論：a)低Re區(qū)，Re＜1~10，為線性流，符合Darcy定律；b)中Re區(qū)，Re=10~100，非線性滲流，不符合Darcy定律c)高Re區(qū)，Re＞100，紊流區(qū)。大多數(shù)情況下，煤層的瓦斯流動(dòng)表現(xiàn)為服從Darcy定律。VRe=102.2煤層瓦斯流動(dòng)的基本定律第十二頁，共六十七頁。2.2煤層瓦斯流動(dòng)的基本定律第十三頁，共六十七頁。②非線性滲透定律----日本式中Vn----無因次流速；a------煤的瓦斯?jié)B透性系數(shù)；m----指數(shù)；----無因次瓦斯壓力梯度。③滲透微分方程由Darcy定律和質(zhì)量守恒定律，可推導(dǎo)得：2.2煤層瓦斯流動(dòng)的基本定律第十四頁，共六十七頁。三、煤層透氣性系數(shù)是煤層瓦斯流動(dòng)難易程度的標(biāo)志。1、滲透系數(shù)（k）Darecy定律，k----滲透率，表示孔隙—裂隙介質(zhì)特征的參數(shù)。

注：只與孔隙介質(zhì)的孔隙多少、大小、形態(tài)、連通狀況等有關(guān)，與流體的性質(zhì)和壓力無關(guān)。2、透氣系數(shù)（λ）利用氣體狀態(tài)方程對(duì)Darcy表達(dá)式進(jìn)行變換得：2.2煤層瓦斯流動(dòng)的基本定律第十五頁，共六十七頁。即：物理意義：斷面為1m2的煤體兩側(cè)，瓦斯壓力平方梯度為1MPa2/m時(shí)，流過的流量恰為1m3/d時(shí)的介質(zhì)透氣性。

注意：λ表示給定氣體在給定孔隙介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)特性，對(duì)于其它氣體必須根據(jù)它們的絕對(duì)粘度進(jìn)行換算。

說明：（1）煤層透氣性系數(shù)相差很大。（2）與地壓的關(guān)系。煤層瓦斯透氣性系數(shù)，m2/MPa2.dMpa/mQ=1m3/dS=1m22.2煤層瓦斯流動(dòng)的基本定律第十六頁，共六十七頁。4、煤層透氣性系數(shù)的測(cè)定（1）中礦法----鉆孔流量法（2）馬可尼法----壓力恢復(fù)法。2.2煤層瓦斯流動(dòng)的基本定律第十七頁，共六十七頁。模塊二：煤層瓦斯涌出第十八頁，共六十七頁。2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素2.3.1瓦斯涌出的概念

1）瓦斯涌出量的含義----指在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中從煤與巖石內(nèi)涌出的瓦斯量。它是確定礦井瓦斯等級(jí)、進(jìn)行礦井通風(fēng)計(jì)算等方面的依據(jù)。

2）瓦斯涌出量表示方法絕對(duì)瓦斯涌出量—--單位時(shí)間涌出的瓦斯體積，單位為m3/d或m3/min：

Qg=Q×C/100

式中Qg－絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；

Q－風(fēng)量，m3/min；

C－風(fēng)流中的平均瓦斯?jié)舛龋?。第十九頁，共六十七頁。相?duì)瓦斯涌出量----礦井正常生產(chǎn)條件下，平均日產(chǎn)一噸煤所涌出的瓦斯體積。

qg=Qg/A式中：qg－相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

Qg－絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/d；

A－日產(chǎn)量，t/d

說明：（1）相對(duì)瓦斯涌出量單位的表達(dá)式雖然與瓦斯含量的相同，但兩者的物理含義是不同的，其數(shù)值也是不相等的。二者誰大？為什么？（2）相對(duì)涌出量的單位：m3/t，過去采用：m3/(t.d)是不正確的。2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十頁，共六十七頁。3)瓦斯涌出強(qiáng)度----比瓦斯涌出量----單位時(shí)間（minord），單位暴露面積（cm2orm2）涌出的瓦斯體積。

單位：m3/(d.m2)，m3/(min.m2)，cm3/(min.cm2)。4)瓦斯涌出形式----指礦井瓦斯在時(shí)間、空間上的分布形式。(1)普通涌出----長(zhǎng)時(shí)間地、均勻地從煤體中涌出瓦斯。

特點(diǎn)：時(shí)間上：連續(xù)不斷

空間上：普遍存在

涌出強(qiáng)度：緩慢、均勻。2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十一頁，共六十七頁。(2)特殊涌出----礦井生產(chǎn)過程中，在某些特定地點(diǎn)、突然地于一段時(shí)間內(nèi)大量涌出瓦斯的現(xiàn)象。

特點(diǎn)：時(shí)間上：突然地、間隔的

空間上：非普遍存在

涌出強(qiáng)度：產(chǎn)生動(dòng)力破壞。2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十二頁，共六十七頁。2.3.2掘進(jìn)巷道的瓦斯涌出1)煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯涌出的構(gòu)成及變化(1)瓦斯涌出構(gòu)成

巷道壁、迎頭煤壁、采落煤炭。瓦斯涌出強(qiáng)度隨時(shí)間的涌出而降低。掘進(jìn)巷道tG工作面采落煤炭巷道壁面2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十三頁，共六十七頁。(2)時(shí)空不均勻性機(jī)掘：開機(jī)后，瓦斯涌出量逐漸增大，達(dá)到極限穩(wěn)定值。炮掘：放炮后（6~9min），瓦斯涌出迅速增長(zhǎng)（5~20倍），然后下降經(jīng)過一段時(shí)間恢復(fù)到初始值。時(shí)間與空間上存在瓦斯涌出與濃度的不均勻性是種潛在危險(xiǎn)。tQCH4機(jī)掘tQCH4炮掘2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十四頁，共六十七頁。2)瓦斯排放帶深度t G當(dāng)t達(dá)到一定時(shí)間后，煤壁基本上不涌出瓦斯時(shí)的瓦斯影響深度。3)煤巷排瓦斯極限期----Tj煤壁涌出瓦斯隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減小，當(dāng)達(dá)到Tj時(shí)，瓦斯涌出接近零，此時(shí)間稱為排瓦斯極限期。一般為6~12個(gè)月。tG2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十五頁，共六十七頁。煤巷排瓦斯極限期測(cè)定：方法一：(1)實(shí)測(cè)煤壁暴露面瓦斯涌出比流量隨暴露時(shí)間變化曲線(2)得出擬合合公式，(3)令q=0，即可解出Tj。方法二：（1）利用漏斗形鐵皮罩蓋在煤壁上，用黃泥堵嚴(yán)縫隙，從漏斗出口引出膠管取氣樣；（2）測(cè)定瓦斯?jié)舛茸兓?，在濃度幾乎不增加的諸點(diǎn)中，暴露時(shí)間最小者即為Tj。2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十六頁，共六十七頁。4)掘進(jìn)巷道瓦斯涌出量計(jì)算式中QCH4----絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/d；M----煤層厚度,m;V----巷道掘進(jìn)速度，m/d；t----單巷掘進(jìn)時(shí)間，d；b----單巷寬度，m；x0,x1----煤層的原始瓦斯含量和剩余瓦斯含量，m3/tC1----瓦斯涌出特性系數(shù)。暴露面采落煤炭2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十七頁，共六十七頁。瓦斯涌出特性系數(shù)的測(cè)定測(cè)定方法：（1）在掘進(jìn)巷道取三個(gè)斷面；（2）同時(shí)測(cè)定三斷面巷道風(fēng)流中瓦斯平均濃度和風(fēng)量；（3）計(jì)算瓦斯涌出量；（4）聯(lián)立方程計(jì)算C。式中，t1，t2，t3分別為各測(cè)點(diǎn)的暴露時(shí)間。①②③2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十八頁，共六十七頁。2.3.3回采工作面瓦斯涌出1)瓦斯涌出來源①本開采煤層：煤壁、采空區(qū)、采落煤炭；②厚煤層未采分層；③采動(dòng)影響鄰近層；④圍巖。2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第二十九頁，共六十七頁。2)時(shí)空不均勻性A）落煤、放煤時(shí)與平均瓦斯涌出相比。

水采：2~4倍；炮采：1.4~2.0倍；機(jī)采：1.3~1.6倍；風(fēng)鎬：1.1~1.3倍。B）從切眼起逐漸增大，達(dá)到一定距離后穩(wěn)定（初次來壓后），隨老頂周期來壓，瓦斯涌出呈周期性變化。C）對(duì)上行通風(fēng)，從工作面下口至上口，瓦斯?jié)舛戎饾u增大，上隅角達(dá)到最大。12C/%2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第三十頁，共六十七頁。D）沿走向方向瓦斯?jié)舛确植?)回采工作面瓦斯涌出量計(jì)算(1)開采層瓦斯涌出量A)瓦斯含量法X/mC/%有采空區(qū)瓦斯涌出X/mC/%無采空區(qū)瓦斯涌出l2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第三十一頁，共六十七頁。B）瓦斯涌出規(guī)律計(jì)算工作面煤壁瓦斯涌出：煤壁剩余瓦斯含量：每m3煤涌出瓦斯量：煤壁瓦斯涌出量：采落煤炭瓦斯涌出：煤壁剩余瓦斯含量：每m3煤涌出瓦斯量：采落煤炭瓦斯涌出量：∴開采層瓦斯涌出量：第三十二頁，共六十七頁。（2）鄰近層瓦斯涌出量鄰近層----受采動(dòng)影響能向開采煤層涌出瓦斯的煤層。式中：Ql--上下鄰近層瓦斯涌出量；V--工作面推進(jìn)速度；l--工作面斜長(zhǎng)；X0i--第I鄰近層原始瓦斯含量；mi--第I鄰近層厚度;ηi--第I鄰近層瓦斯涌出率；Xi--第I鄰近層殘余瓦斯含量；a、c--系數(shù)。2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第三十三頁，共六十七頁。（3）回采工作面瓦斯涌出量式中：Qb----本煤層瓦斯涌出量；Ql----鄰近層瓦斯涌出量；Ct----取決于通風(fēng)系統(tǒng)的系數(shù)。4）瓦斯涌出不均勻性礦井瓦斯涌出在時(shí)、空上都是不均勻的。正常變化：在某一地區(qū)瓦斯涌出的周期性變化，

變化幅度≯某一數(shù)值。異常變化：特殊情況的變化（突出、噴出、大冒頂、大氣壓急劇變化）。礦井風(fēng)量計(jì)算時(shí)一般取平均瓦斯涌出量，為滿足周期變化的需要，應(yīng)考慮一個(gè)系數(shù)kg-----瓦斯涌出不均系數(shù)。第三十四頁，共六十七頁。瓦斯涌出不均系數(shù)的含義：----某一段時(shí)間內(nèi)，周期性最大瓦斯涌出量與平均瓦斯涌出之比。礦井瓦斯涌出不均系數(shù)表示為：

kg=Qmax/Qa式中：kg－給定時(shí)間內(nèi)瓦斯涌出不均系數(shù)，一般大于1；

Qmax－該時(shí)間內(nèi)的最大瓦斯涌出量，m3/min；

Qa－該時(shí)間內(nèi)的平均瓦斯涌出量，m3/min；tQ/m3/minQaQmax2.3煤層瓦斯涌出量及主要影響因素第三十五頁，共六十七頁。5）影響瓦斯涌出量的主要因素決定于自然因素和開采技術(shù)因素的綜合影響。（1）自然因素煤層和圍巖的瓦斯含量它是決定瓦斯涌出量多少的最重要因素。一般地，煤層的瓦斯含量越高，開采時(shí)的瓦斯涌出量也越大。

Exp：焦作中馬村礦,淮南謝二礦C13煤，地面大氣壓變化。對(duì)回采工作面采空區(qū)和老空區(qū)、塌陷區(qū)、冒頂區(qū)瓦斯涌出有明顯影響。美國(guó)：1910~1960，1/2的爆炸發(fā)生在氣壓急劇變化時(shí)期。第三十六頁，共六十七頁。（2）開采技術(shù)因素開采規(guī)模開采規(guī)模指開采深度，開拓與開采范圍和礦井產(chǎn)量。A、在甲烷帶內(nèi)，隨著開采深度的增加，相對(duì)瓦斯涌出量增大。

B、開拓與開采的范圍越廣，煤巖的暴露面就越大，因此，礦井瓦斯涌出量也就越大。

C、礦井產(chǎn)量與礦井瓦斯涌出量間的關(guān)系比較復(fù)雜，達(dá)產(chǎn)前、達(dá)產(chǎn)后及產(chǎn)量收縮期。開采順序與回采方法首先開采的煤層（或分層）瓦斯涌出量大；采空區(qū)丟失煤炭多，回采率低的采煤方法，采區(qū)瓦斯涌出量大。頂板管理采用陷落法比充填法能造成頂板更大范圍的破壞和卸壓，臨近層瓦斯涌出量就比較大。回采工作面周期來壓時(shí)，瓦斯涌出量也會(huì)大大增加。第三十七頁，共六十七頁。生產(chǎn)工藝瓦斯從煤層暴露面（煤壁和鉆孔）和采落的煤炭?jī)?nèi)涌出的特點(diǎn)是，初期瓦斯涌出的強(qiáng)度大，然后大致按指數(shù)函數(shù)的關(guān)系逐漸衰減。所以落煤時(shí)瓦斯涌出量總是大于其它工序。風(fēng)量變化

礦井風(fēng)量變化時(shí)，瓦斯涌出量和風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葧?huì)發(fā)生擾動(dòng)，但很快就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环€(wěn)定狀態(tài)。tC/%tC/%tC/%tC/%單一煤層風(fēng)量增大單一煤層風(fēng)量減少采區(qū)風(fēng)量增大采區(qū)風(fēng)量減少第三十八頁，共六十七頁。采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)采空區(qū)內(nèi)和回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛确植加兄匾绊憽２煽諈^(qū)的密閉質(zhì)量采空區(qū)內(nèi)往往積存著大量高濃度的瓦斯（可達(dá)60～70%），如果封閉的密閉墻質(zhì)量不好，或進(jìn)、回風(fēng)側(cè)的通風(fēng)壓差較大，就會(huì)造成采空區(qū)大量漏風(fēng)，使礦井的瓦斯涌出增大。全部進(jìn)入進(jìn)回皆煤部分進(jìn)入進(jìn)回皆空小部分進(jìn)入進(jìn)煤回空大全部進(jìn)入進(jìn)空回煤第三十九頁，共六十七頁。2.3.4瓦斯積聚層

瓦斯積聚：瓦斯?jié)舛瘸^2%，其體積超過0.5m3的現(xiàn)象。

瓦斯積聚層：瓦斯在其自身浮力作用下上升，積聚于巷道頂板形成穩(wěn)定的瓦斯層。

原因：1）巷道周壁不斷涌出瓦斯（點(diǎn)或面涌出）；2）巷道風(fēng)流含有瓦斯；3）巷道風(fēng)速低，不能造成瓦斯與空氣紊流混合。

層厚：幾cm~幾十cm,層長(zhǎng)：幾m~幾十m層內(nèi)瓦斯?jié)舛扔上轮辽现饾u升高。點(diǎn)涌出面涌出風(fēng)流中含有CH4第四十頁，共六十七頁。2.4礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定一、礦井瓦斯等級(jí)劃分原則：按礦井瓦斯涌出量的大小和瓦斯涌出形式。意義：便于進(jìn)行分級(jí)管理，使礦井瓦斯管理趨于科學(xué)化。瓦斯礦井：一個(gè)礦井中只要有一個(gè)煤（巖）層發(fā)現(xiàn)瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井。（第133條）突出礦井：礦井在采掘過程中，只要發(fā)生過1次煤（巖）與瓦斯突出（簡(jiǎn)稱突出，下同），該礦井即為突出礦井。突出煤層：發(fā)生突出的煤層即為突出煤層。第四十一頁，共六十七頁。根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為：（一）低瓦斯礦井：礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。（二）高瓦斯礦井：礦井相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于40m3/min。（三）煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井。二、礦井瓦斯等級(jí)鑒定每年必須對(duì)礦井進(jìn)行瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量的鑒定工作，報(bào)省（自治區(qū)、直轄市）負(fù)責(zé)煤炭行業(yè)管理的部門審批，并報(bào)省級(jí)煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案。1、鑒定時(shí)的生產(chǎn)條件正常生產(chǎn)，產(chǎn)量不低該地區(qū)總產(chǎn)量的60%。第四十二頁，共六十七頁。2、鑒定時(shí)間根據(jù)礦井生產(chǎn)和氣候變化規(guī)律，選在瓦斯涌出量較大的一個(gè)月份。3、鑒定工作內(nèi)容及要求（1）一月上、中、下旬某一天分三班進(jìn)行。在礦井、煤層、一翼、水平和采區(qū)回風(fēng)道中，分別測(cè)定風(fēng)量和瓦斯?jié)舛取＃?）抽放瓦斯礦井，鑒定期間的抽放量應(yīng)計(jì)算。（3）計(jì)算瓦斯涌出量。（4）編寫鑒定報(bào)告。第四十三頁，共六十七頁。2.5礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)------指根據(jù)某些已知相關(guān)數(shù)據(jù)，按照一定的方法和規(guī)律，預(yù)先估算出礦井或局部區(qū)域瓦斯涌出量的工作。一、礦山統(tǒng)計(jì)法礦山統(tǒng)計(jì)法又可分為兩種方法：1、瓦斯梯度法

瓦斯梯度是指相對(duì)瓦斯涌出量每增加1m3/t時(shí)深度增加的米數(shù)。計(jì)算式：式中：H1、H2——瓦斯風(fēng)化帶以下兩次測(cè)定涌出量的深度，m，H2＞H1；q1、q2——對(duì)應(yīng)于H1、H2的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t。第四十四頁，共六十七頁。

注：a大說明瓦斯涌出量隨深度增加慢。利用求得的瓦斯梯度，可對(duì)深部的瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)：式中q——待求深度的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；H——對(duì)用于q的深度，m。適用條件與注意事項(xiàng)：①地質(zhì)采礦條件相似的地區(qū)；②生產(chǎn)正常的礦井，瓦斯風(fēng)化帶以下1~2個(gè)階段；③足夠的瓦斯涌出量數(shù)據(jù)；④適用于甲烷帶內(nèi)，外推深度≯100~200m。

第四十五頁，共六十七頁。2、一元回歸法如果在已采區(qū)域測(cè)定有多個(gè)點(diǎn)的瓦斯涌出量，那么利用回歸分析方法可得到更高的預(yù)測(cè)精度。假定某礦已采區(qū)的瓦斯涌出量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表2-1所示，根據(jù)已知數(shù)據(jù)作出的散點(diǎn)圖如圖2-1所示。表2-1瓦斯涌出量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

單元編號(hào)開采深度H（m）相對(duì)瓦斯涌出量q(m3/t)11805.823208.6………n42011.9第四十六頁，共六十七頁。擬合方程回歸----利用最小二乘法回歸方程：式中：H/mq/m3/t。。。。。。。。。圖2-1一元回歸法第四十七頁，共六十七頁。二、瓦斯含量法瓦斯含量法又稱分源預(yù)測(cè)法。這種方法以煤層瓦斯含量為礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的主要依據(jù)，故稱瓦斯含量法。世界上一些主要產(chǎn)煤國(guó)家如英國(guó)、前西德、法國(guó)、波蘭、前蘇聯(lián)等，開始進(jìn)行煤層瓦斯含量法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量的研究，提出了各自的計(jì)算公式。

原理：采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量等于平均每采一噸煤各瓦斯涌出分量之和。每一分涌出量為：式中：mi/m1----瓦斯涌出源所在煤層厚度與采高之比；x0---瓦斯涌出源所在煤層原始瓦斯含量；x1---運(yùn)到地面煤的殘余瓦斯含量；

Ci---i個(gè)瓦斯涌出源的瓦斯涌出率。第四十八頁，共六十七頁。礦井瓦斯涌出來源：礦井瓦斯涌出可分為六個(gè)基本涌出源（圖2-2）。礦井瓦斯涌出生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出已采采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出回采工作面瓦斯涌出生產(chǎn)采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出掘進(jìn)巷道瓦斯涌出開采煤層瓦斯涌出鄰近煤層瓦斯涌出圍巖瓦斯涌出巷道煤壁瓦斯涌出掘進(jìn)落煤瓦斯涌出圖2-2礦井瓦斯涌出來源第四十九頁，共六十七頁。1、前蘇聯(lián)提出的預(yù)測(cè)公式(1)開采煤層（包括圍巖）相對(duì)瓦斯涌出量式中：qk——開采煤層（包括圍巖）相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；K1k1——圍巖瓦斯涌出系數(shù)。全部陷落法管理頂板，取1.25，局部充填法，取1.20；全部充填法，取1.10；m0——煤層厚度，m；m——煤層采高，m；k2——掘進(jìn)巷道瓦斯排放系數(shù)；k3——煤柱瓦斯涌出系數(shù)x0——煤層瓦斯含量，m3/t；x1——煤的殘存瓦斯含量，m3/t。

第五十頁，共六十七頁。(2)鄰近煤層相對(duì)瓦斯涌出量

式中ql——鄰近煤層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；n——鄰近層數(shù)目；mi——第i鄰近層厚度，m；m——開采層采高，m；x0i——第i鄰近層瓦斯含量，m3/t；x1i——第i鄰近層殘存瓦斯含量，m3/t；hi——第i鄰近層與開采層的層間距，m；hp——采動(dòng)后煤層頂?shù)装鍘r石受到影響的范圍，m。

第五十一頁，共六十七頁。（3）掘進(jìn)巷道煤壁絕對(duì)瓦斯涌出量

式中Q1——掘進(jìn)巷道煤壁絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；Q0——煤壁瓦斯涌出初始強(qiáng)度，，可用經(jīng)驗(yàn)公式推算：(4)掘進(jìn)落煤絕對(duì)瓦斯涌出量式中Q2——掘進(jìn)落煤絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；m0——巷道中的煤層厚度，m；b——巷道寬度，m；V——掘進(jìn)速度，m/min；d——煤的容重，t/m3。

第五十二頁，共六十七頁。（5）生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量第五十三頁，共六十七頁。（6）礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量為礦井內(nèi)全部生產(chǎn)采區(qū)和已采采區(qū)（包括其它輔助巷道）瓦斯涌出量之和，其計(jì)算公式為：第五十四頁，共六十七頁。2、溫特爾法3、英國(guó)采礦研究所法開采層瓦斯涌出鄰近層瓦斯涌出開采層瓦斯涌出鄰近層瓦斯涌出第五十五頁，共六十七頁。對(duì)現(xiàn)有預(yù)測(cè)方法的討論：瓦斯含量法在我國(guó)是一種較新的預(yù)測(cè)方法，已基本上達(dá)到實(shí)用化階段。這種方法既考慮了決定瓦斯涌出量大小的基本因素——煤層瓦斯含量，還考慮了一些相關(guān)的地質(zhì)因素和開采因素。瓦斯含量法還沒有形成統(tǒng)一、公認(rèn)的預(yù)測(cè)公式。各種方法在確定各涌出源的瓦斯涌出率時(shí)所考慮的影響因素不同，或采用的物理模型不一樣，因而形成了不同的計(jì)算公式。對(duì)同一礦井采用不同的瓦斯含量法，其預(yù)測(cè)結(jié)果相差較大。瓦斯含量法以煤層瓦斯含量作為預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)依據(jù)，因而對(duì)煤層瓦斯含量測(cè)定值的可靠性和含量點(diǎn)的分布及密度有較高的要求。礦山統(tǒng)計(jì)法是我國(guó)目前應(yīng)用較為廣泛的預(yù)測(cè)方法。由于礦山統(tǒng)計(jì)法僅考慮瓦斯涌出量與開采深度一個(gè)因素之間的關(guān)系，故其適用范圍受到一定的限制。第五十六頁，共六十七頁。§2.6礦井瓦斯涌出治理一、礦井瓦斯平衡----礦井各種瓦斯涌出來源在礦井瓦斯涌出總量中所所占的比重。

意義：取決于礦井自然因素和開采技術(shù)因素。是礦井風(fēng)量分配和日常瓦斯治理工作的基礎(chǔ)。1、瓦斯平衡的分類（1）按水平、翼、采區(qū)進(jìn)行：是礦井風(fēng)量分配的依據(jù)之一。（2）按采區(qū)、回采區(qū)、老空區(qū)進(jìn)行：是礦井日常治理瓦斯工作的基礎(chǔ)。（3）按開采煤層、鄰近層進(jìn)行：是采煤工作面治理瓦斯工作的基礎(chǔ)。第五十七頁，共六十七頁。2、影響礦井瓦斯平衡的主要因素（1）礦井不同生產(chǎn)時(shí)期建井和投產(chǎn)初期：主要來源于掘進(jìn)過程。生產(chǎn)中期：主要來源于回采區(qū)。生產(chǎn)后期：主要來源于老空區(qū)。瓦斯來源遼源礦務(wù)局(%)陽泉四礦建井期達(dá)產(chǎn)期生產(chǎn)后期1959.81963.5掘進(jìn)＞6530~6510~3031.28.0回采0~2020~3520~3541.722.6老空區(qū)9~1510~3010~3018.861.0其它8.38.4第五十八頁，共六十七頁。（2）采深不同，平衡表不同隨著深度的增加，不僅瓦斯涌出量增大，由于來自開采煤層圍巖的瓦斯涌出增高，采空區(qū)的瓦斯威脅越嚴(yán)重。開采深度(m)平均相對(duì)瓦斯涌出量礦井名稱采區(qū)（m3/t)回采工作面采空區(qū)（m3/t)（占采區(qū)%）（m3/t)（占采區(qū)%）6009667333頓巴斯82037164321578704319462456990471736306452013538862A.ф.札夏柯礦6001884510558702252317771020314132787第五十九頁，共六十七頁。（3）地質(zhì)條件不同，平衡表不同單一煤層，瓦斯涌出以本層為主要來源，開采煤層群礦井，鄰近瓦斯涌出為主要來源。礦井地質(zhì)條件瓦斯涌出比重(%)掘進(jìn)