瓦斯防治-第5讲

（4）联立方程计算C。
QCH 4 ,① QCH 4,② 4MVC( t1 t 2 )
QCH 4 , ② QCH 4, ③ 4MVC ( t 2 t 3 )
式中，t1，t2，t3分别为各测点的暴露时间。
2）排瓦斯带深度 t G
G
t
当 t 达到一定时间后， 煤壁基本上不涌出瓦斯
Q/m3/min
Qmax Qa
t
异常变化：特殊情况的变化（突出、喷出、大冒顶、大气压 急剧变化）。 矿井风量计算时一般取平均瓦斯涌出量，为满足周期变 化的需要，应考虑一个系数。 kg-----瓦斯涌出不均系数。 • 瓦斯涌出不均系数的含义： ---- 某一段时间内，周期性最大瓦斯涌出量与平均瓦斯涌出量 之比。 矿井瓦斯涌出不均系数表示为： kg=Qmax/Qa 式中：kg－给定时间内瓦斯涌出不均系数，一般大于1； Qmax－该时间内的最大瓦斯涌出量，m3/min； Qa－该时间内的平均瓦斯涌出量，m3/min；
的煤炭内涌出的特点是，初期瓦斯涌出的强度大，然
后大致按指数函数的关系逐渐衰减。所以落煤时瓦斯 涌出量总是大于其它工序。
4、风量变化 矿井风量变化时，瓦斯涌出量和风流中的瓦斯浓度
会发生扰动，但很快就会转变为另一稳定状态。
C/% C/%
t
单一煤层风量减小
t
单一煤层风量增大
C/%
C/%
t
采区风量增大 采区风量减少
b----单巷宽度，m；
x0,x1----分别为煤层的原始瓦斯含量和剩余瓦斯含 量，m3/t；
C1----瓦斯涌出特性系数。
1）瓦斯涌出特性系数的测定 直接从掘进巷道中测得。 测定方法：
（1）在掘进巷道取三个断面；
（2）同时测定三断面巷道风流 中瓦斯平均浓度和风量；
① ② ③
（3）计算瓦斯涌出量；
增大。 B 、开拓与开采的范围越广，煤岩的暴露面就越大，因 此，矿井瓦斯涌出量也就越大。 C 、矿井产量与矿井瓦斯涌出量间的关系比较复杂，达
产前、达产后及产量收缩期，矿井瓦斯涌出量不一样。
2、开采顺序与回采方法 首先开采的煤层（或分层）瓦
斯涌出量大；采空区丢失煤炭多，回采率低的采煤方 法，采区瓦斯涌出量大。顶板管理采用陷落法比充填 法能造成顶板更大范围的破坏和卸压，临近层瓦斯涌 出量就比较大。回采工作面周期来压时，瓦斯涌出量 也会大大增加。 3、生产工艺 瓦斯从煤层暴露面（煤壁和钻孔）和采落
aV c lV n Ql X 0i i mi 24 60 i 1 m 3 / min
式中：Ql----上下邻近层瓦斯涌出量； V ----工作面推进速度； l ----工作面斜长； X0i ----第I邻近层原始瓦斯含量； mi ---- 第I邻近层厚度; ηi ---- 第I邻近层瓦斯涌出率； Xi ---- 第I邻近层残余瓦斯含量； a、c ---- 系数，与工作面推进速度有关。
3）回采工作面瓦斯涌出量p28
Q Qb Ct Ql
式中：Qb----本煤层瓦斯涌出量； Ql ----邻近层瓦斯涌出量； Ct----取决于通风系统的系数。 3.2.4 瓦斯涌出不均匀性及通风系统对瓦斯涌出影响 矿井瓦斯涌出在时、空上都是不均匀的。 正常变化：在某一地区瓦斯涌出的周期性变化， 变化幅度≯某一数值。
（3）令q=0，即可解出Tj。
4.2 回采工作面瓦斯涌出
4.2.1 瓦斯涌出来源
动画演示
① 本开采煤层：煤壁、采空区、采落煤炭； ② 采动影响邻近层与围岩。
4.2.2 时空不均匀性 A）落煤、放煤时与平均瓦斯涌出相比。 水采：2~4倍；炮采：1.4~2.0倍；机采：1.3 ~ 1.6倍； 风镐：1.1 ~ 1.3倍。
A 采煤工作面煤壁瓦斯涌出
动画演示
分析材料
B）从切眼起逐渐增大，达到一定距离后稳定（初次来压 后），随老顶周期来压，瓦斯涌出呈周期性变化。
煤 层 顶 底 板 岩 层
1
2
3 4 5
1、基本顶；2、直接顶；3、伪顶；4、煤层；5、底板岩层
采场矿山压力显现与上覆岩层运动间的关系
产生根源 矿压显现产生的根源在于上覆岩层运动。
时的瓦斯影响深度。
3）煤巷排瓦斯极限期----Tj 煤壁涌出瓦斯随着暴露时间的延长而逐渐减小， 当达到Tj时，瓦斯涌出接近零，此时间称为排瓦斯极 限期。一般为6 ~ 12个月。
瓦斯涌出强度----比瓦斯涌出量 ---- 单位时间（min or d），单位暴露面积（cm2 or m2）涌出 的瓦斯体积。
矿井通风负压 Pa 瓦斯涌出量 m3/min 测定月份 1668 22.6 1月 1619 21.9 2月 1472 21.6 3月 1373 20.9 4月 1275 19.6 5月
矿井瓦斯等级及其鉴定
一、矿井瓦斯等级划分 原则：按矿井瓦斯涌出量的大小和瓦斯涌出形式。
意义：便于进行分级管理，使矿井瓦斯管理趋于科学化 。
围岩变形、破坏与跨落 顶板跨落过程： 直接顶的初次垮落 基本顶初次来压 基本顶周期来压
基本顶初次来压概念： 随采煤面继续推进，基本顶悬露跨度逐渐增大，产生弯曲， 达到一定跨度时，发生垮落。基本顶第一次垮落称为基本顶初 次垮落。 采煤工作面开采以来初次断裂，使工作面支架承受较大的 静载荷或冲击载荷，这种矿山压力显现叫做基本顶初次来压。
C）对上行通风，从工作面下口至上口，瓦斯浓度 逐渐增大，上隅角达到最大。
2
C/%
ห้องสมุดไป่ตู้
1
4.2.3 回采工作面瓦斯涌出量计算 1）开采层瓦斯涌出量 A）瓦斯含量法
Qb ( x0 x1 )m v(l l h ) 24 60 m 3 / min
1 lh 2
l
开采层原始瓦斯含量； 运出工作面采落煤炭残留瓦斯含量； 煤层厚度； 工作面推进速度； 工作面长度；进风巷和回风巷排放瓦斯带总长度。
qCH 4 (1.22 ~ 1.76) X
qCH 4 (1.58 ~ 1.73) X
对回采工作面采空区和老空区、塌陷区、冒顶区瓦斯 涌出有明显影响。 美国：1910-1960年，1/2的爆炸发生在气压急剧变化时期。
（二）开采技术因素 1、开采规模 开采规模指开采深度，开拓与开采范围 和矿井产量。 A、在甲烷带内，随着开采深度的增加，相对瓦斯涌出量
第5讲 瓦斯涌出量及其影响因素
黑龙江科技学院安全工程学院 2013年3月
课题一：矿井瓦斯涌出与预测
1. 矿井瓦斯涌出量概念
矿 井 瓦 斯 涌 出 量
绝对瓦斯涌出量
是指矿井在单位时间内涌出 的瓦斯体积，单位是 m3/min 或m3/d。
相对瓦斯涌出量
是指在矿井正常生产条件下 平均每采一吨煤所涌出的瓦 斯体积，单位是m3/t。
采掘时，在极短的时间内， 瓦斯在煤体、围岩内突然、 大量的涌出，有时还伴有煤 粉、煤块和岩石等。
煤与瓦斯突出
瓦斯喷出
课题一：矿井瓦斯涌出与预测
4矿井瓦斯涌出的来源
掘进巷道的瓦斯涌出包括 三部分，即巷道煤壁、工 作面煤壁和采落煤炭的瓦 斯涌出。 工作面前方煤体处于卸压 带，煤层的透气性系数增 大，从而使煤层中的瓦斯 大量地向工作空间涌出。
B）瓦斯涌出规律计算 • 工作面煤壁瓦斯涌出： 煤壁剩余瓦斯含量：
X ' X 0 e bt
每m3煤涌出瓦斯量： X X 0 X ' X 0 X 0 e bt X 0 (1 e bt )
煤壁瓦斯涌出量： • 采落煤炭瓦斯涌出： ' ' n X 煤壁剩余瓦斯含量： t X 0 (1 t 2 ) 每m3煤涌出瓦斯量： X X '0 X t ' X 0' (1 (1 t2 ) n ) X 0ebt1 1 (1 t2 ) n
炮掘 机掘
t
时间与空间上存在瓦斯涌出与 浓度的不均匀性是种潜在危险。
t
（3） 掘进巷道瓦斯涌出量计算
QCH 4 4MVC1t 0.5 bMV( x0 x1 )
暴露面
采落煤炭
式中 QCH4----绝对瓦斯涌出量，m3/d； M----煤层厚度,m; V----巷道掘进速度，m/d； t----单巷掘进时间，d；
t
5 、采区通风系统 采区通风系统对采空区内和 回风流中瓦斯浓度分布有重要影响。
进 回 皆 煤
进 回 皆 空
全部进入
部分进入
进 煤 回 空
进 空 回 煤
小部分进入
大全部进入
通风系统不同对瓦斯涌出量影响
U型通风系统
Y型通风系统
6、采空区的密闭质量
采空区内往往积存着大量高浓度的瓦斯（可达60～ 70%），如果封闭的密闭墙质量不好，或进、回风侧 的通风压差较大，就会造成采空区大量漏风，使矿井 的瓦斯涌出增大。 低负压可以减少矿井瓦斯涌出。 太信一井矿井负压与瓦斯涌出量关系表
瓦斯矿井：一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯 ，该矿井即为瓦斯矿井。（第133条） 突出矿井：矿井在采掘过程中，只要发生过1次煤（岩 ）与瓦斯突出（简称突出，下同），该矿井即为突出 矿井。 突出煤层：发生突出的煤层即为突出煤层。
矿 井 瓦 斯 的 涌 出 源
掘进工作面 瓦斯涌出
采煤工作面 瓦斯涌出
临近层 瓦斯涌出
4.1 掘进巷道的瓦斯涌出
（1）瓦斯涌出构成 巷道壁、迎头煤壁、采落煤炭。 瓦斯涌出强度随时间的涌出而降低。
G
掘进巷道
工作面
t
巷道壁面
采落煤炭
（2）时空不均匀性
QCH4
机掘：开机后，瓦斯涌出量 逐渐增大，达到极限稳定值。 炮掘：放炮后（6~9min），瓦斯 涌出迅速增长（5~20倍），然后 下降经过一段时间恢复到初始值。 QCH4
• 煤巷排瓦斯极限期测定： 方法一：