[煤层瓦斯的涌出规律与预测方法] 冲击地压煤层瓦斯涌出规律
时间：2019-01-21 03:35:13 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:瓦斯是我国煤矿安全事故的主要诱因之一,矿井中瓦斯的浓度受采掘空间、时间及煤层赋存条件、矿井通风条件的影响,具有不稳定性。因此充分了解煤层瓦斯的涌出规律并掌握预测方法对生产生活具有重要意义。
关键词:煤层瓦斯;涌出;预测法
中图分类号:TD712+.53 文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)017(C)-0122-01
一、煤层瓦斯的概念(广义)
矿井瓦斯是成煤过程中的伴生物,其与煤的形成同时进行并贯穿于煤的形成
期的主要组成成分有甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2),其次还有硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)、氨气(NH3)等。
二、瓦斯的危害
当瓦斯的浓度达到一定限度时,轻则影响矿工们的健康,严重时更会致命。
一旦遇适当的火源(人为或机器工作产生火花)就会引起爆炸,给国家及人民群众的生命财产安全造成巨大威胁。
三、煤层中瓦斯的存在形式
煤层中存在游离瓦斯和吸附瓦斯,在合适的气压下二者之间可以相互转换,在煤层内存在动态平衡。比如当煤层被揭开后,其表面的吸附瓦斯在气压差的作用下迅速释放到空气中。同样在气压差作用下,煤层孔隙内的游离瓦斯通过裂隙不断释放,最终形成新的动态平衡。
四、煤层瓦斯的涌出形式
按煤层瓦斯涌出形式的流动性质、表现方式的不同可将煤层瓦斯的涌出形式分为四种:
1、 正常式瓦斯涌出;
2、 喷出式瓦斯涌出;
3、 矿井动力现象引发的瓦斯涌出;
4、 煤与瓦斯突出式瓦斯涌出。
针对不同的涌出形式,管理防治措施也各不相同。其中,正常式瓦斯涌出是煤层瓦斯涌出的主要形式,可以用有关数学模型来描述结算。本文也是以正常式瓦斯涌出形式为例来讲解煤层瓦斯的涌出规律与预测方法
五、煤层瓦斯的涌出规律(煤层被揭露后,随煤层暴露时间延长)
1、煤层内部瓦斯气压差不断变小变缓,瓦斯运移和涌出速度随之不断变缓而逐渐减小,瓦斯涌出过程中阻力随路线的延长而不断增大。
2、同样由于揭露面处瓦斯气压差变小,吸附瓦斯分子解吸速度逐渐降低。
3、煤层内部瓦斯含量逐渐减少。
瓦斯的涌出量受多方面因素的影响,同样针对不同的采掘方式、不同的工作区域、不同的通风方式,涌出量也有很大的出入,但总体的涌出规律是一致的。
六、瓦斯涌出量的预测方法
(一)国内煤矿瓦斯涌出预测技术的发展及现状
50年代:矿山统计法;
“七五”期间,提出矿井瓦斯涌出量分源预测方法;
“八五”期间,提出构造单元分源预测法;
“九五”期间,研究和完善了矿井瓦斯涌出量预测方法。
经过近40年的研究与发展,目前瓦斯分源预测法已基本达到实用阶段,而近几年来出现的一些新预测方法如灰色系统预测法、瓦斯地质数学预测法、趋势面预测法、神经网络预测法仍处于探索阶段,没有达到实用阶段。
(二)经典预测方法――矿山统计法
1、原理:根据已采矿井或邻近矿井历年来实际瓦斯涌出量随开采深度的变化规律,并据此预测新水平或新井中瓦斯涌出规律
2、计算步骤:
首先确定相对瓦斯涌出量随开采深度的变化梯度a值
a=(H2-H1)/(Q2-Q1)
式中H1、H2分别为瓦斯带内1、2水平的开采深度,Q1、Q2分别为在H1、H2深度开采的相对瓦斯涌出量。
其次为瓦斯风化带深度H0的确定
H0=H1-a*(Q1-2)
然后计算矿井相对瓦斯涌出量(Q)与开采深度(H)之间的关系
Q=(H-H0)/a
式中符号同前。
作者单位:中国矿业大学信电学院
参考文献:
[1]《矿井通风与安全》.王德明主编,中国矿业大学出版社,2007.10.
[2]《综掘工作面瓦斯预测技术的研究》.陈大力主编,煤矿安全出版社,2001.8.
[3]《矿井瓦斯涌出理论与预测技术》.王魁军,程五一等编著,煤炭工业出版社,2009.7.
