2010年安全師生產(chǎn)技術(shù)輔導(dǎo):礦井瓦斯涌出量計(jì)算及預(yù)測(cè)

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1.礦井瓦斯涌出
    礦井瓦斯從煤或巖層中涌出的形式有兩種,一是均勻涌出,煤層揭露后,首先是游離瓦斯涌出從煤層或巖層表面非常微細(xì)的裂縫和孔隙中緩慢、均勻而持久地涌出,而后是吸附瓦斯解吸為游離瓦斯而涌出瓦。這種涌出形式范圍廣、時(shí)間長(zhǎng)。二是特殊涌出,瓦斯特殊涌出包括瓦斯噴出與突出,即在較高壓力狀態(tài)下,很短時(shí)間內(nèi)自采掘工作面的局部地區(qū)突然涌出大量的瓦斯,伴隨瓦斯突然涌出有大量的煤和巖石被拋出。瓦斯的這種涌出是瓦斯礦井特殊的一種瓦斯放散形式。但是,由于它的出現(xiàn)具有突然性,一次涌出的瓦斯量大而集中,且伴隨有一定的機(jī)械破壞力,因此對(duì)安全生產(chǎn)威脅很大。
    2.礦井瓦斯涌出量
    礦井瓦斯涌出量是指礦井生產(chǎn)過(guò)程中,單位時(shí)間內(nèi)從煤層本身以及圍巖和鄰近層涌出的各種瓦斯量的總和。瓦斯涌出量分為絕對(duì)瓦斯涌出量和相對(duì)瓦斯涌出量?jī)煞N。
    (1)絕對(duì)瓦斯涌出量
    絕對(duì)瓦斯涌出量是進(jìn)行瓦斯管理時(shí)風(fēng)量計(jì)算的一個(gè)重要依據(jù)。但是,它僅能表明礦井涌出瓦斯的多少,很難判斷礦井瓦斯涌出的嚴(yán)重程度,如兩個(gè)絕對(duì)瓦斯涌出量相等的礦井,表面看來(lái)瓦斯涌出情況似乎一樣,實(shí)際其中開(kāi)采規(guī)模小的礦井瓦斯涌出情況必然更為嚴(yán)重。
    (2)相對(duì)涌出量
    相對(duì)涌出量是指礦井在正常條件下月平均產(chǎn)煤1t的瓦斯涌出量,用qCH4表示,單位為 m3/t,它能夠判斷出礦井瓦斯涌出的嚴(yán)重程度。
    3.礦井瓦斯涌出量的影響因素
    礦井瓦斯涌出量的大小,取決于自然因素和開(kāi)采技術(shù)因素的綜合影響。
    (1)自然因素
    1)煤層和鄰近層的瓦斯含量
    煤層和鄰近層的瓦斯含量是瓦斯涌出量大小的決定因素。開(kāi)采煤層的瓦斯含量高,瓦斯的涌出量就大。當(dāng)開(kāi)采煤層的上部或下部都有瓦斯含量大的煤層或巖層時(shí),由于未受采動(dòng)影響,這些鄰近層內(nèi)的瓦斯也要涌人開(kāi)采層,從而增大了礦井瓦斯涌出量。
    2)地面大氣壓及氣溫
    地面大氣壓的變化與瓦斯涌出量的大小有密切關(guān)系。地面大氣壓力升高時(shí),礦井瓦斯涌出量減少。地面大氣壓力下降,瓦斯涌出量增大。氣溫的影響體現(xiàn)在其變化導(dǎo)致大氣壓的變化,進(jìn)而影響瓦斯涌出量的大小。
    (2)開(kāi)采技術(shù)因素
    1)開(kāi)采規(guī)模
    開(kāi)采規(guī)模是指開(kāi)采深度、開(kāi)拓、開(kāi)采范圍及礦井的產(chǎn)量而言。開(kāi)采深度越深,隨著瓦斯含量的增加,瓦斯涌出量就越大。在瓦斯賦存條件相同時(shí),一般是開(kāi)拓、開(kāi)采范圍越大,則瓦斯絕對(duì)涌出量越大,而瓦斯相對(duì)涌出量差異不大;產(chǎn)量增減,往往瓦斯絕對(duì)涌出量有明顯的增減,而相對(duì)涌出量的變化不很明顯。當(dāng)?shù)V井的開(kāi)采深度與規(guī)模一定時(shí),若礦井涌出的瓦斯主要來(lái)源于采落的煤,產(chǎn)量變化時(shí),對(duì)絕對(duì)涌出量的影響比較明顯,對(duì)相對(duì)涌出量的影響不大;若瓦斯主要來(lái)源于采空區(qū),產(chǎn)量變化時(shí),絕對(duì)瓦斯涌出量變化較小,相對(duì)瓦斯涌出量則有明顯變化。
    2)開(kāi)采順序與回采方法
    首先開(kāi)采的煤層(或上分層)排放了鄰近層的瓦斯,因此,瓦斯涌出量大。后退式開(kāi)采程序比前進(jìn)式開(kāi)采程序瓦斯涌出量要少,屬于回采率低的采煤方法,采區(qū)瓦斯涌出量大。陷落法管理頂板比充填法瓦斯涌出量大。
    3)生產(chǎn)過(guò)程
    瓦斯涌出量一般隨開(kāi)采過(guò)程的進(jìn)行而隨時(shí)間的延續(xù)迅速下降。
    4)礦井風(fēng)壓
    理論上,與大氣壓對(duì)瓦斯涌出量的影響相同。抽出式通風(fēng)的礦井,瓦斯涌出量隨礦井通風(fēng)壓力(負(fù)壓)的提高而增加。壓人式通風(fēng)礦井,瓦斯涌出量隨礦井通風(fēng)壓力(正壓)的提高而減少。
    5)空區(qū)的管理
    采空區(qū)的密閉質(zhì)量影響瓦斯涌出量。抽出式通風(fēng)的礦井,瓦斯涌出量隨密閉質(zhì)量的提高而減少;壓入式通風(fēng)礦井則正好相反。
    4.礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)
    我國(guó)預(yù)測(cè)瓦斯涌出量多采用統(tǒng)計(jì)法。統(tǒng)計(jì)法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)本礦井或鄰近的生產(chǎn)礦井實(shí)際瓦斯涌出量資料,研究井下瓦斯涌出量沿走向及傾斜變化規(guī)律,并考慮到影響涌出量變化的地質(zhì)因素及開(kāi)采技術(shù)條件,然后將由統(tǒng)計(jì)資料得出的規(guī)律外推到預(yù)測(cè)的新區(qū)。
    統(tǒng)計(jì)法可以應(yīng)用到以下幾種情況:
    (1)生產(chǎn)礦井延深的新水平;
    (2)生產(chǎn)礦井開(kāi)采水平的新區(qū);
    (3)與生產(chǎn)礦井鄰近的新設(shè)計(jì)礦井。