AQ 1018-2006 矿井瓦斯涌出量预测方法.pdf

I C S 1 3 . 1 0 0 D 0 9 备案号 1 7 3 3 2 -2 0 0 6 中华人 民共和 国安全生产 行 业标 准 AQ 1 0 1 8 -2 0 0 6 矿井瓦斯涌出量预测方法 T h e p r e d i c t e d me t h o d o f mi n e g a s e m i s s i o n r a t e 2 0 0 6 - 0 2 - 2 7发布2 0 0 6 - 0 5 - 0 1 实施 国家安全生产监督管理总局发 布 A Q 1 0 1 8 -2 0 0 6 .山 J山. J卜. H ii吉 本标准的附录A, 附录 B 、 附录 C 、 附录D均为资料性附录。 本标准由国家安全生产监督管理总局提出。 本标准由国家安全生产监督管理总局归口。 本标准起草单位 煤炭科学研究总院抚顺分院。 本标准主要起草人 姜文忠、 秦玉金、 间斌移、 薛军峰。 AQ 1 01 8 -2 0 0 6 矿井瓦斯涌 出量预测方法 1范围 本标准规定了采用分源预测法与矿山统计法进行矿井瓦斯涌出量预测的方法。 本标准适用于新建矿井、 生产矿井新水平延深、 新采区以及采掘工作面 放顶煤工作面除外 的瓦斯 涌出量预测。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件， 其随后所有 的修改单 不包括勘误的内容 或修订版均不适用于本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注 日 期的引用文件， 其最新版本适用于本标准。 MT / T 7 7 煤层气测定方法 解吸法 建筑物、 水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 术语及定义 3 . 1 矿井瓦 斯涌出f预测 p r e d i c t i o n o f m i n e g a s e m is s i o n r a t e 计算出矿井在一定生产时期、 生产方式和配产条件下的瓦斯涌出量， 并绘制反映瓦斯涌出规律的涌 出量等值线图。 3 . 2 矿井瓦斯涌出f m i n e g a s e m i s s i o n r a t e 从煤层和岩层以及采落的煤 岩 体涌人矿井中的气体总量， 矿井进行瓦斯抽放时应包括抽放瓦 斯量。 3 . 3 绝对瓦斯涌出f a b s o l u t e g a s e m i s s io n r a t e 单位时间内从煤层和岩层以及采落的煤 岩 体所涌出的瓦斯量， 单位采用 m / m i n e 3 . 4 相 对瓦 斯涌出f r e la t i v e g a s e m i s s i o n r a t e 平均每产 1 吨煤所涌出的瓦斯量， 单位为m 八。 3 . 5 矿di统 计法 s t a t i s t i c a l p r e d i c t e d m e t h o d o f m in e g a s 根据对本矿井或邻近矿井实际瓦斯涌出资料的统计分析得出的矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的 规律， 预测新井或新水平瓦斯涌出量的方法。 3 . 6 分源预测法 p r e d i c t e d m e t h o d b y d i f f e r e n t g a s s o u rc e 根据时间和地点的不同， 分成数个向矿井涌出的瓦斯源， 在分别对这些瓦斯涌出源进行预测的基础 上得出矿井瓦斯涌出量的方法。 一般要 求 新建矿井或生产矿井新水平， 都必须进行瓦斯涌出量预测， 以确定新矿井、 新水平、 新采区投产后 AQ 1 0 1 8 -2 0 0 6 瓦斯涌出量大小， 作为矿井和采区通风设计、 瓦斯抽放及瓦斯管理的依据。 4 . 2 矿井瓦斯涌出量预测采用分源预测法或矿山 统计法。 4 . 3 矿井瓦斯涌出量预测应包括以下资料 a 矿井采掘设计说明书 1 开拓、 开采系统图、 采掘接替计划; 2 采煤方法、 通风方式; 3 掘进巷道参数、 煤巷平均掘进速度; 4 矿井、 采区、 回采工作面及掘进工作面产量。 b 矿井地质报告 1 地层剖面图、 柱状图等， 2 各煤层和煤夹层的厚度、 煤层间距离及顶、 底板岩性。 c 煤层瓦斯含量测定结果、 风化带深度及瓦斯含量等值线图; d 邻近矿井和本矿井已采水平、 采区 盘区 以及采掘工作面瓦斯涌出测定结果; e 煤的工业分析指标 灰 分、 水分 、 挥 发分和密度 以及煤质牌号 。 4 . 4 新建矿井或生产矿井新水平瓦斯涌出量预测由具有国家规定资质的专业机构和生产单位共同完 成 ， 预测结果 经专家审定后以报告形式提供给生产单位和有关部门 。 5 矿井瓦斯涌出1 1 预测方法 5 . 1分琢预 测法 5 . 1 . 1 矿井瓦斯涌出构成关系 矿井瓦斯涌出构成关系如图 1 所示。 矿 井 瓦 斯 涌 出 生产采区瓦斯涌出1 1已 采 采区 采 空区 瓦斯涌 出 回 采 工 作 面 瓦 斯 涌 出日 工 作 面 采 空 区 瓦 斯 涌 出日翻 进 工 作 面 瓦 斯 涌 出II其 他 开 采 层 包 括 围 岩 瓦 渐 涌 出 II 都近 层瓦 斯 涌 出 I I焦 壁 瓦 斯 涌 出 落洪瓦斯涌出 圈 1 矿井瓦斯涌出构成关系关系圈 5 . 1 . 2 回采工作面瓦斯涌出1t 回采工作面瓦斯涌出量预测用相对瓦斯涌出量表达， 以2 4 h 为一个预测国班， 采用式 1 计算。 4 F ; q l 小 ⋯. ⋯ 1 式 中 奴回采工作面相对瓦斯涌出量， m3 八; q l 开采层相对瓦斯涌出量， m3 八; 4 z 邻近层相对瓦斯涌出量, m / t , 开采层和邻近层相对瓦斯涌出量计算方法见附录 A, 5 . 1 . 3 掘进工作面瓦斯涌出t 掘进工作面瓦斯涌出量预测用绝对瓦斯涌出量表达， 采用式 2 计算。 AQ 1 0 1 8 -2 0 0 6 2 4 3 4 4 式 中 . C掘进工作面绝对瓦斯涌出量， m3 / mi n ; 9 z掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量， m3 / mi n ; q 4 -掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量, m / mi n . ⋯ 。 . 。 。 。 . . . . ⋯ ⋯ 。 。 。 ⋯ ⋯ 。 2 5 . 1 掘进工作面巷道煤壁和落煤瓦斯涌出量计算方法见附录 1 3 0 4生产 采区瓦斯涌出， 生 产采区瓦斯涌出量采用式 3 计算 。 K 见41 3R A 1 4 4 0 见。 。 ‘ 、 9 KA 。 式中 4 g 生产采区相对瓦斯涌出量, m 3 / t ; K， 生产采区内采空区瓦斯涌出系数， 如无实测值可参照附录D选取; 9 * j第 i 个回采工作面相对瓦斯涌出量， m3 八; At 第 f 个 回采工作面的 日产量 , t ; 物 第 i 个掘进工作面绝对瓦斯涌出量， m3 / min ; A。 生产采 区平均 日产量 , t , 5矿井瓦斯 涌出1t 矿井瓦斯涌出量采用式 4 计算。 3 K 艺 g m i A a 4 井 习A 。 4 式中 4 矿井相对瓦斯涌出量, m 3 八; 4 4i 第 z 个生产采区相对瓦斯涌出量， m 3 八; A a 第i 个生产采区平均日产量， t ; K 已采采空区瓦斯涌出系数， 如无实测值可参照附录D选取。 5 . 1 . 6 瓦斯不均衡性涌出 考虑各区域瓦斯涌出的不均衡性， 利用分源预测法预测的各区域的瓦斯涌出量需乘以瓦斯涌出不 均衡系数 K, ， 如无实测值可参照附录 D选取。 5 . 2 矿山统计法 5 . 2 . 1 采用矿山统计法必须具备所要预测的矿井或采区煤层开采顺序、 采煤方法、 顶板管理、 地质构 造、 煤层赋存、 煤质等与生产矿井或生产区域相同或类似的条件。 5 . 2 . 2 矿山统计法预测瓦斯涌出量外推范围沿垂深不超过 2 0 0 m, 沿煤层倾斜方向不超过 6 0 0 m, 5 . 2 . 3矿井相对瓦斯涌出量与开粱 澡彦的羊萦 由式 5 完示 。 一 H - H oa 2 式中 q 矿井相对瓦斯涌出量， m3 八; H开采深度 ， m; Ho 瓦斯风化带深度， m; q 一相对瓦斯涌出量随开采深度的变化梯度， m/ m t - 5 AQ 1 01 8 -2 0 0 6 a a 值确定。 1 当有瓦斯风化带以下两个水平的实际相对瓦斯涌出量资料时， a 值由式 6 确定。 。 二H Z - H 一 q z 一 q 3 6 式 中 Hz 瓦斯带内2水平的开采深度， m; H, 瓦斯带内 1 水平的开采深度， m; q z 在H 深度开采时的相对瓦斯涌出量， m 八; q } 在H, 深度开采时的相对瓦斯涌出量， m3 八。 2 当有瓦斯风化带以下多个水平的实际相对瓦斯涌出量资料时， a的加权平均值由式 7 确定 。 名q ; H ‘ 一 ， 艺H ; 习。 . Zq i - 习q 2 7 式中 H; 第‘ 个水平的开采深度， m; q j 第‘ 个水平的相对瓦斯涌出量， m / t ; n 统计的开采水平个数。 b H。 的确定。 1 H。 可由式 8 确定。 H o H ， 一a q ， 一2 式中符号 同前 。 8 2 根据实测煤层瓦斯基本参数确定，瓦斯风化带的下部边界可参照下列条件确定 甲烷及重烃的浓度之和占气体组分的8 0 按体积 ; 瓦斯压力P O . 1 0 . 1 5 M P a ; 相 对瓦 斯 涌出 量q , . , 2 - 3 m 3 八 ; 煤层的瓦斯含量 W1 . 0 - 1 . 5 M 3 / t . r 长焰煤 W1 . 5 2 . 0 m / t . r 气煤 W2 . 0 - 2 . 5 m 3 / t . r 肥、 焦煤 W2 . 5 - 3 . 0 m 3 / t . r 1 0 m 八. r 和低变质煤的w。 值可按表C . 1 选取; 瓦 斯含量1 0 m / t . r 的高变质煤的w 值可按式 C . 1 选取。 表 C. ， 纯煤的残存 瓦斯 含f取值 挥发分 V / 6 - 88 - 1 21 21 81 8 - 2 62 6 - 3 53 5- - 4 24 2 - 5 6 w / [ 耐/ t. r 一 ， 〕 9 - 66 - 44- 33 - - - 2222 注 煤的残存瓦斯量亦可近似地按煤在。 . 1 MP a 压力条件下的瓦斯吸附盆取值。 瓦斯含量1 0 m / t . r 的高变质煤的W。 按式 C . 1 计算 W 。 1 0 . 3 8 5 e W . . . . 。 ... ⋯⋯C . 1 式 中 W} - 煤层残存瓦 斯含量, m / t . r ; W。 煤层原始瓦斯含量, m / t . r , A Q 1 01 8 -2 0 0 6 附录D 资料性 附录 分源预 测法各种系数的确定 D . 1 采面巷道预排瓦斯影响系数凡 采用长壁后退式回采时， K , 按式 D . 1 计算 K, L一2 h / LD. 1 采用长壁前进式回采时， 如上部相邻工作面已采， 则 K, 1 ; 上部相邻工作面未采， K。 按式 D . 2 计算 K , L2 h2 b L2 b D. 2 式 中 L 工作面长度， m; h掘进巷现道预排等值宽度， m， 如无实测值可按表D . 1取值; b 巷道宽度， m。 表 D. 1 巷道预排 瓦斯 带宽度值 巷道 煤 壁 基露时间T / d 不同煤种巷道预排瓦斯带宽度h / m 无烟煤瘦煤或焦煤肥煤、 气煤及长焰煤 2 56 . 59 . 01 1 . 5 5 07 . 41 0 . 51 3 . 0 1 0 0 9 . 01 2 . 4 1 6 . 0 1 5 01 0 . 51 4 . 21 8 . 0 2 0 0 1 1 . 01 5 . 4 1 9 . 7 2 5 01 2 . 01 6 . 92 1 . 5 3 0 01 3 . 01 8. 02 3 . 0 h 值亦可采用下式计算 低 变 质 煤; h 0 . 8 0 8 7 s s ; 高变质煤 h 1 3 . 8 5 X0 . 0 1 8 3 T / 1 0 . 0 1 8 3 T , D . 2 分层开采第 i 分层瓦斯涌出f系数Kn 分层 两层或三层 开 采时， K ， 按表D . 2 取值; 分层 四 层 开采时， K ， 值按表D . 3 取值 。 表 D. 2分层 两层或三层 开 采 K。 值 两个分层开采三个分层开采 1 . 5 0 40 . 4 9 61 . 8 2 00. 6 9 20 . 4 8 8 A Q 1 0 1 8 -2 0 0 6 裹 D . 3 分层 四层 开采K 值 分层 1234 K , ;1 . 8 01 . 0 3 0 . 7 0 0 . 4 7 D. 3邻近层受采动影晌瓦斯排放率 Kr 当邻近层位于冒落带中时， Ki 1 , 当采高小于 4 . 5 m时， K 按式 D . 3 计算或按图D. 1 选取。 1 一h i h乡 。 一” ⋯⋯ ， ， ， 二D. 3 式 中 h i 第 i 邻近层与开采层垂直距离， 。; h , 受采动影响顶底板岩层形成贯 穿裂隙， 邻近层向 工作面释放卸压瓦斯的 岩层破坏范围， m 。 开采层顶、 底板的破坏影响范围h ， 按 建筑物、 水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 中 附录六的方法计算。 80l00 1 上邻近层; 2 -缓倾斜煤层下邻近层; 3 倾斜、 急倾斜煤层下邻近层 圈D. 1 邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线 当采高大于4 . 5 m时， K。 按式 D . 4 计算 二 ‘ 一 。 。 一 。 . 4 7 h 一 8 4 . 。 ; h i 2 a1 . . ⋯⋯。 D. 4 式中 h i 第 i 邻近层与开采层垂直距离， m， M一工作面采高, m, L 工作面长度， m, A Q 1 0 1 8 -2 0 0 6 D . 4 采空区瓦斯涌出系数 K , K 采空区瓦斯涌出系数丫、 K 朋 按表D . 4 选取。 表 D . 4 采空区瓦斯涌出系数K , K 值 采空区瓦斯涌出系数煤 层 属 性取值范围取值原则 生 产 采 区 K 单一煤层 1 . 2 0 - 1 . 3 5 a 对通风管理水平较高， 开采煤层厚度适中， 丢煤 较少， 煤层层数较少的矿井 或采区 ， 应取下 限值; b 对通风管理水平较差， 开采中厚以上煤层且煤 层层数较多的矿并 或采区 ， 应取上限值. 近距离煤层群 1 . 2 5 - 1 . 4 5 已采采区 Kl’ 单一煤层 1 . 1 5 - 1 . 2 5 近距离煤层群 1 . 2 5 - - 1 . 4 5 D . 5 瓦斯涌出不均衡系数 瓦斯涌出不均衡系数为该区域内最高瓦斯涌出量与平均瓦斯涌出量的比值。回采工作面或掘进工 作面瓦斯涌出不均衡系数取 K 1 . 2 - 1 . 5或实际计算值。矿井或采区瓦斯涌出不均衡系数取 K, 1 . 1 -1 . 3 或实际计算值。