式中 q? ——采煤时瓦斯涌出量, m/t; Kw ——围岩瓦斯系数,一般取1.2;
3
qc ——采出煤中的瓦斯含量,m/t,其计算公式见式(1-33);
3
qh ——开采层由于回采率不高而产生的附加瓦斯涌出量,m/t,
其计算公式见(1-34)
3
qs、qx ——分别为顶、底板邻近层及不可采夹层泄出的瓦斯量,m/t,
其计算公式见式(1-35)及(1-36)。
qc=Wh-Wc (1-33)
3
式中 Wh ——邻近层的瓦斯含量,m/t;
3
Wc ——邻近层的残存瓦斯含量,m/t,可按表7-1选取。
3
Qh?bCWh (1-34)
100?C 式中 b——考虑丢失在井下煤中瓦斯涌出程度系数,取0.6~0.8; C——丢煤百分率,%。
qs?qx?L0mbss(Wh?Wc) (1-35)
L0??hmL0mbxx(Wh?Wc) (1-36)
L0??hm式中:L0 ——阶段倾斜长度,米;
?h——阶段煤柱总长度,米;
ms ——上邻近层的厚度,米; mx ——下邻近层的厚度,米; m ——开采层的可采厚度,米;
bs 、bx ——邻近层向开采层涌出瓦斯程度系数,其计算公式是:
bs、bx?1?Ncos?Lcos???11??sin(???)sin(???)? (1-37)
??式中:N——邻近层至开采层的法线距离,米;
L——开采工作面长度,米; α——煤层倾角,度;
γ——卸压角,度。 γ值也可按下表选取
层间相对厚度与卸压角关系 N/m层间相对厚度 3~10 10~30 30~80 γ值(度) 70 75 80
bs、bx值也可按下表(经验数据)选取
邻近层向开采层瓦斯涌出程度 邻近层别 间距(米) bs bx 上邻近层 20 1.0 40 0.70 70 0.35 >120 0 下邻近层 5~10 1.0 20 0.45 40 0.10 >60 0 [例]逢春矿井为急倾斜煤层开采,共计有五层无烟煤,从上往下为6、7、8、9、11号层,6号层为开采层(保护层),8号层为主要突出层,地质资料提供煤层瓦斯含量值如下表:
煤层厚度 煤层间距 平均瓦斯含量 备注 3(m) (m) (m/t) 6号 1.02 14.83 6.10 7号 0.77 18.13 7.69 8号 3.23 20.46 3.21 9号 0.63 18.21 取11号层资料 19.07 11号 0.63 18.21 求6号层回采时的瓦斯涌出量是多少? 根据公式 q?= Kw·qc +qh+qs+ qx 取Kw=1.2
3
查表1-1,WC=8 m/t(无烟煤)
3
qc=Wh-Wc=14.83-8=6.83 m/t
3
Kw·qc=1.2×6.83=8.2 m/t b=0.7,c=15%
煤层 qs?bc15Wh?0.7?14.83?1.83m3/t
100?c100?15各邻近层涌向开采层的瓦斯量qx:
7号层向6号层的涌出量
取阶段倾斜长度90m,阶段煤柱总长度15m
q7?6?900.77??1?(18.13-8)?9.2m3/t
90?151.02903.23??0.5?(20.46-8)?23.7m3/t
90?151.028号层向6号层的涌出量
q8?6?9号层向6号层的涌出量
q9?6?900.63??0.45?(18.21-8)?3.4m3/t
90?151.02900.63??0.2?(18.21-8)?1.5m3/t
90?151.0211号层向6号层的涌出量
q11?6?总计6号层回采的瓦斯涌出量为: q?= Kw·qc +q7-6+q8-6+ q9-6+ q11-6 =8.2+1.83+9.2+23.7+3.4+1.5
3
=47.83 m/t
3
6号层回采时,瓦斯涌出量为47.83 m/t。
(2) 有邻近层的回采瓦斯涌出量计算之二:
q?= qb +qn
3
式中:q? ——开采层的瓦斯涌出量,m/t;
3
qb ——开采层本层瓦斯涌出量,m/t,其计算公式见(1-39)。
3
qn ——邻近层瓦斯涌出量,m/t,其计算公式见(1-40)。
qb?KwKdKzKsmWh (1-39) m0qn??mibiKsWi (1-40) m0式中:Kw——围岩瓦斯涌出系数,一般取1.2;
Kd——丢煤损失系数,Kd?100;
100?CC——损失率,%;
Kz——掘进回采巷道瓦斯预排系数;其计算见公式(1-41)
Kz?L?2h (1-41) LL——工作面长度,m;
h——掘进预排宽度,无烟煤、贫煤取10m,瘦煤、焦煤取14m;其它煤种取18m;
Ks——瓦斯涌出程度系数,一般取0.8(运到地表的煤中还残存一部分瓦斯,这部分残余量
约占沼气含量的20%); m——开采层厚度,m; m0——开采分层厚度,m;
3
Wb——本煤层瓦斯含量,m/t; mi——邻近煤层厚度,m;
bi——邻近煤层瓦斯涌出程度系数,其计算见公式(1-42)
bi?3
(Wi?Wci)Li (1-42)
Wi?L式中:Wi——第i邻近层瓦斯含量,m/t;
3
Wci——i邻近层残余瓦斯含量,m/t;
Li——i邻近层瓦斯排放带宽度,m;其计算见公式(1-43)。
Li?2Hi?L (1-43) tg?式中:Hi——第I煤层与开采层的间距,m; δ——卸压角,(?),按表1-19选取;
L——回采工作面长度,m;
表1-19 开采层沿倾斜的卸压角 煤层倾角 (?) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 卸压角范围见图1-10。 卸压角 (?) δ1 80 77 73 69 65 70 72 72 73 75 δ2 80 83 87 90 90 90 90 90 90 80 δ3 75 75 75 77 80 80 80 80 78 75 δ4 75 75 75 70 70 70 70 72 75 80 最大下沉角 δ (?) 90 83 86 70 65 56 48 36 22 0
|Γ2|Γ4|Γ1|Γ3|Α开|Β图1-10 沿倾斜卸压角示意图采层(3) 中厚、厚煤层分层开采时的回采瓦斯涌出量计算:
qf?(1?n)(Wh?Wc)(1?3
m1?1)?[M(Wh?W1)?Z(Wb?Wz)] (1-44) m?式中:q?——回采瓦斯涌出量,m/t;
3
Wh——回采的自然分层中煤的瓦斯含量,m/t;
3
Wc——煤运至地面残余瓦斯含量,m/t;
3
W1——煤柱内剩余的瓦斯量,m/t;
3
W2——未采的自然分层中剩余的瓦斯量,m/t; m——回采的自然分层厚度,m;
3
γ——回采的自然分层煤的容重,t/m; m1——未采的自然分层厚度,m;
3
γ1——未采的自然分层煤的容重,t/m;
n——围岩中涌出的瓦斯量占采煤中涌出的瓦斯量的比值系数; 全部充填管理顶板时取0.1; 局部充填管理顶板时取0.15; 全部冒落管理顶板时取0.2; M——煤柱煤量占采区煤量比,%; Z——采空区残煤占采区煤量比,%;
3
[例] 某矿单一煤层长壁式工作面,煤厚8m,分层采高2m,全部冒落管理顶板,预计瓦斯含量20 m/t,求回采期间吨煤瓦斯涌出量?
33
已知:围岩瓦斯涌出系数n =20%;煤中残存瓦斯量Wc=8 m/t; 煤柱内剩余的瓦斯量W1=12m/t;未
3
采的自然分层中剩余的瓦斯量W2=10m/t;煤柱煤量占采区煤量比M=20%;采空区残煤占采区煤量比Z=5%;
3
煤的容重γ=γ1=1.4 t/m。
由公式得:
qf?(1?0.2)(20?8)(1?2. 掘进瓦斯涌出量
掘进工作面瓦斯涌出量按下式计算:
1) 计算式1:
6?1.4)?0.2(20?12)?0.05(20?10)?59.7m3/t 2?1.43
则该工作面预计瓦斯涌出量为59.7 m/t。
qj?qm?qL (1-45)
qm?n?m?V?qv(2L0/v?1) (1-46) qL?s?V??(Wh?Wc) (1-47)
式中: qj——掘进工作面瓦斯涌出量,m/min;
3
qm——掘进煤壁瓦斯涌出量,m/min;其计算公式见1-46
3
qL——落煤瓦斯涌出量,m/min;其计算公式见1-47 n——暴露煤面个数,单巷掘进时n=2; m——煤层厚度,m;
V——平均掘进速度,m/min;
32
qv——煤壁瓦斯涌出初速度,m/m·min(无实测数据时可参照公式1-48)取值);
3
qv?0.026[0.0004(Vr)2?0.16]?Wh (1-48)
V——煤的挥发分,%;
3
Wh——煤层瓦斯含量,m/t;
L0——巷道瓦斯涌出量达到最大稳定值时的巷道长度,m;
2
S——掘进端头见煤面积,m;
3
γ——煤的容重,t/m;
3
Wc——煤层残存瓦斯量,m/t。
[例]淮南潘一矿13-1煤层普掘工作面,有关参数为:n=2、m=4.97m、 V=0.00347 m/min、L0=800m、r3323
V=38.67%、Wh=8.18 m/t、 Wc=3.5 m/t、S=8 m、 γ=1.4 t/m,求掘进面瓦斯涌出量?
解: qm?n?m?V?qv(2L0/v?1)
r
?2?4.97?0.00347?0.161?2800/0.00347?1?5.32m3/minqv?0.026[0.0004(Vr)2?0.16]?Wh2??
?0.026[0.0004?(38.67)?0.16]?8.18
?0.161m3/minq?s?V??(Wh?Wc)
L?8?0.00347?1.4(8.18?3.5)
?0.18m3/min3q?q?q?5.32?0.18?5.50m/minjmL
则该煤层掘进工作面预计瓦斯涌出量为5.50m/min。
3
2) 计算式2: 对于单巷: qj?4mvc1t对于双巷: qj?8mvc2t0.50.5?bmv(Wh?Wc) (1-49) ?m(Wh?Wc)[v(b1?b2)?v1b1] (1-50)
式中 m——煤层厚度,m;
V——巷道的掘进速度,m/d; t——巷道掘进时间,d; b——单巷宽度,m;
b1、b2——分别为双巷主巷和副巷的宽度,m;
3
Wh、WC——分别为煤层的原始瓦斯含量与残余瓦斯含量,m/t; V1、b1——分别为联络巷的掘进速度与宽度,m/d,m;
320.50.5
C1——单巷的瓦斯涌出量特性系数,m/m·d或m/d;
0.5
C2——双巷的瓦斯涌出量特性系数, m/d;
3
qj——单巷或双巷掘进工作面瓦斯涌出量,m/d;
煤壁暴露面的瓦斯涌出随着暴露时间的延长而逐减,当达到一定时间t1时,它就接近于零,这个时间T1定义为排放瓦斯极限期,一般为6~12个月,当巷道掘进时间t>T1时,则
单巷 qj?4mvc1T1 (1-51) 双巷 qj?8mvc2T1 (1-52)
如果巷道在掘进中有停掘期,则应分段计算,以上计算适用于巷道周围瓦斯地质条件相同,煤厚不
0.50.5
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