煤礦行業(yè)--礦井抽放瓦斯設(shè)計(jì)手冊(cè)（DOC52頁(yè)）.doc

設(shè)計(jì)手冊(cè)第一節(jié) 礦井抽放瓦斯設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容一設(shè)計(jì)依據(jù)煤層賦存條件（煤層和巖層的性質(zhì)、厚度、傾角、層間距等）礦井瓦斯等級(jí)；礦井瓦斯地質(zhì)圖（或瓦斯等值線圖）；有關(guān)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)，如煤層瓦斯壓力及梯度、煤層瓦斯含量、煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)等；礦井瓦斯儲(chǔ)量及其分布、礦井及工作面瓦斯來(lái)源構(gòu)成情況；礦井開(kāi)拓部署、采區(qū)布置、采煤方法、通風(fēng)系統(tǒng)及方式等。二設(shè)計(jì)內(nèi)容礦井概況：煤層賦存條件、礦井煤炭?jī)?chǔ)量、生產(chǎn)能力、巷道布置、采煤方法及瓦斯、通風(fēng)狀況；瓦斯鑒定參數(shù)：瓦斯壓力、瓦斯含量及分布、煤層透氣性系數(shù)及鉆孔流量衰減系數(shù)；瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)計(jì)算或預(yù)測(cè)：如瓦斯含量、瓦斯涌出量、瓦斯儲(chǔ)量、瓦斯可抽量及抽放年限；抽放方法：鉆場(chǎng)鉆孔布置及工藝參數(shù)；抽放設(shè)備：抽放泵、管路系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)及安全裝置；抽放泵站：泵房、供水、供電、采暖、避雷及其它；瓦斯利用：可利用量、利用方案、資金概算（屬瓦斯利用專篇內(nèi)容）；技術(shù)經(jīng)濟(jì)：投資概算、完成工期、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；設(shè)計(jì)文件：包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、設(shè)備清冊(cè)、資金概算、圖紙；主要圖紙：綜合地質(zhì)柱狀圖；煤層瓦斯地質(zhì)圖（或瓦斯等值線圖）；抽放瓦斯方法平、剖面圖；抽放管路系統(tǒng)圖；抽放瓦斯泵房設(shè)備平面布置圖；抽放站場(chǎng)地平面布置圖；供電系統(tǒng)圖。第二節(jié) 建立瓦斯抽放系統(tǒng)的條件和指標(biāo)從煤礦安全生產(chǎn)角度而言，建立礦井瓦斯抽放系統(tǒng)主要取決于抽放瓦斯的必要性指標(biāo)，如瓦斯含量、瓦斯涌出量等，即在保持回采面適宜風(fēng)速（或允許風(fēng)速）前提下合理的通風(fēng)能力所能稀排的瓦斯量；同時(shí)取決于抽放瓦斯的可能性指標(biāo)，如煤層透氣性、瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)等。礦井瓦斯抽放管理規(guī)范及反風(fēng)規(guī)定指出：凡申請(qǐng)建立瓦斯抽放系統(tǒng)的礦井，應(yīng)同時(shí)具備下列 4 個(gè)條件： 1 個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量5 m3/min最小或 1 個(gè)掘進(jìn)面的瓦斯涌出量3 m3/min最??；礦井瓦斯涌出量15 m3/min最小；每 1 個(gè)瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放量預(yù)定可保持在不小于 2 m3/min最??；瓦斯抽放系統(tǒng)服務(wù)在 10 年以上。上述，項(xiàng)條件指標(biāo)值是基于在保持回采面適宜風(fēng)速（=2.0m/s）前提下合理的通風(fēng)能力所能稀排的瓦斯量，并假定回采面過(guò)風(fēng)斷面s=5.0m2,瓦斯涌出不均衡系數(shù)取千瓦=1.3 。符合這一條件的礦井可遵循上述指標(biāo)值。然而，在任意條件下，上述指標(biāo)值不宜套用。在任意取定回采面風(fēng)速（在規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)）、回采面斷面不確定的情況下，建立瓦斯抽放系統(tǒng)可參照下列指標(biāo)： 一 回采工作面瓦斯涌出量參考指標(biāo)1.絕對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)（0 ） 回采面絕對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)根據(jù)回采面過(guò)風(fēng)斷面的大小及回采面風(fēng)速的取值來(lái)確定，即： （1-2）式中 q絕回采面絕對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)，m3/min ；q0 通風(fēng)所能稀釋的瓦斯涌出量，m3/min ；c 回風(fēng)流最大瓦斯?jié)舛?，?%；kw 瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.3；smin回采面最小過(guò)風(fēng)斷面，m2 ；vi回采面風(fēng)速，m/s。若取工作面適宜風(fēng)速v=2.0m/s，式（1-1）則為： （1-2）若取工作面最大風(fēng)速v=4.0m/s，式（1-2）則為： （1-3）為便于設(shè)計(jì)及管理人員參考和套用指標(biāo)，可根據(jù)回采面的最小過(guò)風(fēng)斷面smin值，直接在圖1-1中查出回采面考慮抽放的絕對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)值。在回采面過(guò)風(fēng)斷面s=5.0 m2，取回采面風(fēng)速v=2.0 m/s的情況下，絕對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)值約為5.0 m3/min。2.相對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)（0相） 回采面相對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)表達(dá)式為： （1-4） 式中 q相回采面相對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)，m3/ t； q0相通風(fēng)所能稀釋的瓦斯涌出量，m3/min ； a 工作面產(chǎn)量，t/d； v 工作面風(fēng)速，m/s； 其余符號(hào)同式（1-1）。當(dāng)取適宜風(fēng)速v=2.0m/s，式（1-4）變?yōu)椋?（1-5）若取工作面最大風(fēng)速v=4.0m/s，式（1-4）則為：q相q0相2660 smin/a （1-6）q0相隨v的取值而成正比關(guān)系。按式（1-4）作曲線如圖1-2。 例 某礦一個(gè)回采面的產(chǎn)量為1000t/d，采場(chǎng)最小過(guò)風(fēng)斷面為smin =5.0m2。當(dāng)根據(jù)回采面適宜風(fēng)速v=2.0 m/s配風(fēng)時(shí)，在圖1-2中查得 q絕 =6.65 m3/ t，即當(dāng)q絕 6.65 m3/ t時(shí)就應(yīng)考慮抽放；若按風(fēng)速v=3.5 m/s配風(fēng)，則：說(shuō)明加大風(fēng)量后，相對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)值可達(dá)到11.64 m3/ t。這樣，加大工作面風(fēng)速后，采面的相對(duì)量達(dá)11.64 m3/ t以上時(shí)可考慮抽放。在回采過(guò)風(fēng)斷面smin =5.0m2、取風(fēng)速v=2.0 m/s，工作面產(chǎn)量為500 t/d的情況下，相對(duì)瓦斯涌出量指標(biāo)值為q0相 = 13.3m3/ t（接近15m3/ t） 。 二 。鄰近層瓦斯涌出量參考指標(biāo)： 1. 鄰近層絕對(duì)瓦斯涌出量參考指標(biāo)（q0鄰）： 是否有必要實(shí)行鄰近層瓦斯抽放，主要取決于鄰近層與開(kāi)采層的瓦斯涌出量之和是否超過(guò)了通風(fēng)所能稀排的最大瓦斯量。即： （1-8）式中 q鄰 鄰近層向開(kāi)采層瓦斯涌出量指標(biāo)，m3/min ； q0鄰 回采面通風(fēng)所能稀釋的瓦斯涌出量，m3/min ； c 回風(fēng)流最大瓦斯?jié)舛?，?%； kw 瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.3； smin開(kāi)采層采面最小過(guò)風(fēng)斷面，m2 ； vi回采面風(fēng)速，m/s。 q本 開(kāi)采層本層瓦斯涌出量（或經(jīng)本煤層抽放后的瓦斯）；將式1-8繪成曲線如圖1-3。根據(jù)smin值、q本值即可在圖中查出相應(yīng)的指標(biāo)值 q0鄰。例某開(kāi)采層采面本層瓦斯涌出量為1.5 m3/min，采場(chǎng)過(guò)風(fēng)斷面smin =3.0m2，風(fēng)速v=2.0 m/s，從圖1-3中可查得鄰近層向開(kāi)采層允許涌入的瓦斯量為1.26 m3/min。因此，當(dāng)鄰近層向開(kāi)采層瓦斯涌出量超過(guò)1.26 m3/min，即可考慮對(duì)鄰近層抽放瓦斯。若取任意風(fēng)速v，則在圖1-3中查的q0鄰 值基礎(chǔ)上再乘以 v/2 ，即得q0鄰。在回采面過(guò)風(fēng)斷面s=5.0 m2，工作面產(chǎn)量為500 t/d，取風(fēng)速v=2.0 m/s的情況下，在鄰近層向開(kāi)采層瓦斯涌出量1.5 m3/min，即應(yīng)考慮對(duì)鄰近層抽放瓦斯。2.鄰近層向開(kāi)采層涌出量占工作面回風(fēng)總瓦斯量的百分比指標(biāo)（p） （1-9）上式的圖示見(jiàn)圖1-4，符號(hào)意義見(jiàn)式（1-1）及（1-8）。根據(jù)有關(guān)以知條件即可在圖中查出相應(yīng)的鄰近層向開(kāi)采層涌出量占工作面回風(fēng)總瓦斯量的百分比指標(biāo)po。在礦井條件符合上述“1”的情況下，該指標(biāo)值為po=30%。是否實(shí)行鄰近層抽放，還應(yīng)考慮是否有一定的鄰近層抽放量。若鄰近層的瓦斯抽放量0.6 m3/min，一般無(wú)抽放價(jià)值。三礦井抽放瓦斯參考指標(biāo)隨著礦井工作面單產(chǎn)的日益提高，在礦井相對(duì)瓦斯涌出量一定的條件下，絕對(duì)瓦斯涌出量大大提高。因此，套用原有的相對(duì)涌出量指標(biāo)已顯得不能適應(yīng)形勢(shì)的發(fā)展，且意義不大。只要通風(fēng)或其他措施不能解決瓦斯問(wèn)題，或礦井有穩(wěn)定的抽放量（一般應(yīng)大于2 m3/min）滿足利用要求，就應(yīng)建立抽放系統(tǒng)。四本煤層瓦斯抽放參考指標(biāo)（wob）通風(fēng)可以解決的瓦斯含量指標(biāo)，由下式求得，當(dāng)瓦斯含量大于wob時(shí)，需進(jìn)行瓦斯抽放。+ (1-10)式中 wob通風(fēng)可以解決的瓦斯含量指標(biāo)，m3/t； wc 殘存瓦斯量， m3/t；見(jiàn)表1-1； q 工作面配風(fēng)量，m3/min；a 工作面日產(chǎn)量，t/d；其余符號(hào)同式（1-1）。表1-1 殘 存 瓦 斯 含 量 表煤質(zhì)殘存量（m3/t）煤質(zhì)殘存量（m3/t）無(wú)煙煤610焦 煤24貧 煤48氣 煤23黏結(jié)煤68長(zhǎng)焰煤12.5五抽放瓦斯難易程度參考指標(biāo)抽放瓦斯難易程度可參照表1-2所列指標(biāo)。表1=2 抽 放 瓦 斯 難 易 程 度 分 類煤層抽放瓦斯難易程度鉆孔流量衰減系數(shù)（d-1）煤層透氣性系數(shù)（m2/mpa2d）容易抽放10可以抽放0.0030.05100.1較難抽放0.050.1第三節(jié) 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定，是判斷礦井是否進(jìn)行瓦斯抽放的先決條件。礦井瓦斯抽放設(shè)計(jì)必須測(cè)算的基礎(chǔ)參數(shù)有：瓦斯風(fēng)化帶、煤層瓦斯壓力、煤層瓦斯含量、瓦斯儲(chǔ)量、瓦斯涌出量、透氣性系數(shù)、百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)和瓦斯抽放率等。一瓦斯風(fēng)化帶煤中的瓦斯成分隨著煤層埋藏深度的不同而變化。由淺到深大致可分為四個(gè)帶：二氧化碳氮?dú)鈳?，氮?dú)鈳?，氮?dú)庹託鈳В託鈳?，?jiàn)表1-3。表1-3 瓦 斯 帶 劃 分 表序號(hào)帶名瓦斯成分情況說(shuō)明帶的大致垂深1二氧化碳氮?dú)鈳е饕嵌趸?，少量氮?dú)?、沼氣二氧化碳顯著增加，有的可達(dá)5 m3/td以上緩傾斜煤層60米左右；急傾斜煤層200300米2氮?dú)鈳е饕堑獨(dú)?，少量二氧化碳、沼氣此帶以上二氧化碳增高；此帶以下二氧化碳減少。緩傾斜煤層60150米左右；急傾斜煤層300400米3氮?dú)庹託鈳е饕堑獨(dú)?、沼氣沼氣涌出量顯著增加，可達(dá)5 m3/td以上此帶較短緩傾斜煤層2050米左右；急傾斜煤層100米左右4沼氣帶主要成分是沼氣沼氣涌出量可達(dá)日產(chǎn)噸煤數(shù)十立方米。氮?dú)庹託鈳б韵陆允钦託鈳б陨系娜齻€(gè)帶通稱為瓦斯風(fēng)化帶，它的下部邊界可按下列指標(biāo)確定：沼氣濃度：ch4%=80%沼氣壓力： p=0.10.15mpa沼氣含量： wh=1.01.5m3/t (長(zhǎng)焰煤) wh=1.52.0m3/t (氣煤) wh=2.02.5m3/t （肥、焦煤） wh=2.53.0m3/t (瘦煤) wh=34m3/t (貧煤) wh=57m3/t (無(wú)煙煤)各帶瓦斯成分見(jiàn)表1-4表1-4 各 帶 瓦 斯 成 分 變 化 表帶別co2n2ch4ar+kr+xen2+h2(%)ar/xe%m3/t煤 %m3/t煤 %m3/t煤 %m3/t煤 二氧化碳氮?dú)鈳?0800.192.2420800.151.4201000.160.211.440.00210.01780.0010.012氮?dú)鈳?2000.27801000.221.8602000.220.611.880.00370.05610.0010.014氮?dú)庹託鈳?2000.3920800.251.7820800.065.270.360.810.00510.0120.0010.014沼氣帶01000.3702001.93801000.6110.500.240.0040.00520.0010.060.014n2、ar、kr、xe、h2:分別為氮、氬、氪、氙、氫氣體前蘇聯(lián)在頓巴斯煤田進(jìn)行的研究表明，在其他條件相同時(shí)，瓦斯風(fēng)化帶深度和瓦斯涌出量梯度與煤的變質(zhì)程度有關(guān)（見(jiàn)表1-5）。變質(zhì)程度愈高，瓦斯風(fēng)化帶深度和瓦斯涌出量梯度愈小，反之亦然。這是因?yàn)槊旱淖冑|(zhì)程度愈高，其透氣性愈差。表1-5 煤 的 變 質(zhì) 程 度 與 瓦 斯 風(fēng) 化 帶 深 度 關(guān) 系 表煤的牌號(hào)瓦斯風(fēng)化帶深度(m)瓦斯涌出量梯度(mm3/t)氣煤和長(zhǎng)焰煤5003040肥煤4505002025焦煤1502001520瘦煤1001501015貧煤和無(wú)煙煤50100510瓦斯風(fēng)化帶深度是煤田長(zhǎng)期地質(zhì)過(guò)程的結(jié)果。它取決與一系列地質(zhì)因素的影響。含煤地層排放瓦斯時(shí)間愈長(zhǎng)，瓦斯風(fēng)化帶就愈深；地質(zhì)錯(cuò)動(dòng)程度愈高，煤層排放瓦斯的不均勻性和排放深度就愈大；剝蝕過(guò)程，它使含煤地層無(wú)瓦斯化的范圍減少或局部消失；覆蓋層（或一些地區(qū)的凍土層）阻礙瓦斯風(fēng)化帶的進(jìn)一步擴(kuò)大。上述因素決定了瓦斯風(fēng)化帶的不同深度，不同礦區(qū)，煤層瓦斯風(fēng)化帶變動(dòng)很大。瓦斯風(fēng)化帶的深度各地不一，一般也有取垂深110m或h值的1/5的，或取瓦斯涌出量小于2 m3/t的垂深。從沼氣帶起，煤層瓦斯含量和瓦斯涌出量按一定的梯度增加，借以可確定抽放瓦斯區(qū)域或及時(shí)確定巷道在接近沼氣帶前預(yù)先采取相應(yīng)的措施。同時(shí)還可估計(jì)某一礦井或礦區(qū)未來(lái)瓦斯涌出的規(guī)模，因此瓦斯帶的劃分和確定有著生產(chǎn)實(shí)際意義。二瓦斯壓力計(jì)算及測(cè)定瓦斯壓力是標(biāo)志煤層瓦斯流動(dòng)特性和賦存狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)。在研究煤和瓦斯突出、瓦斯涌出和瓦斯抽放時(shí)，瓦斯壓力是其重要的基本參數(shù)之一。未受開(kāi)采影響的煤層原始瓦斯壓力測(cè)算方法通常有推算法和實(shí)測(cè)法，且以實(shí)測(cè)法最好。推算法1.根據(jù)瓦斯壓力梯度推算某一垂深瓦斯壓力 p=p0+pm（hh0） （111）式中 p瓦斯壓力，mpa；p0瓦斯風(fēng)化帶的瓦斯壓力，一般可取p0=0.196 mpa；pm瓦斯壓力梯度 ，mpa/m，由式（1-12）計(jì)算；h垂深，m；h0瓦斯風(fēng)化帶的垂深，m。 （112） 式中 p1實(shí)測(cè)瓦斯壓力，mpa；h1測(cè)瓦斯壓力p1地點(diǎn)的垂深，m。例撫順龍鳳礦于400m水平（地表標(biāo)高100m），曾測(cè)得瓦斯壓力為0.784 mpa，欲求下水平460m水平的瓦斯壓力。取h0=205m、p0=0.196mpa，瓦斯梯度為：預(yù)測(cè)460 m水平的瓦斯壓力為： p=p0+pm（hh0）=0.196+0.00199（560205）= 0.902 mpa經(jīng)計(jì)算，460m水平的瓦斯壓力為0.902 mpa。2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算瓦斯壓力開(kāi)采同一煤層的相鄰礦井，可根據(jù)該式推算瓦斯壓力： p=0.098（kh-） （113）式中 p瓦斯壓力，mpa； k系數(shù)； h測(cè)定瓦斯壓力地點(diǎn)的垂深，m； 指數(shù)常數(shù)； 常數(shù)。3. 國(guó)內(nèi)實(shí)測(cè)經(jīng)對(duì)國(guó)內(nèi)一些礦區(qū)瓦斯壓力實(shí)測(cè)值分析，瓦斯壓力p與深度h的關(guān)系可以表示為下列直線關(guān)系： p=（2.0310.13）h （1-14）式中 p距地表垂深h處煤層瓦斯壓力，kpa； h垂深，m；瓦斯壓力實(shí)測(cè)測(cè)量瓦斯壓力一般是在地質(zhì)勘探鉆孔中進(jìn)行，或是在井下巷道中打鉆孔測(cè)壓，由于地勘測(cè)壓工藝較復(fù)雜、精度較低。所以生產(chǎn)中廣泛采用井下巷道打鉆測(cè)壓法，其鉆孔、封孔、測(cè)壓施工要求為： 鉆孔測(cè)壓施工要求 表1-9步驟技術(shù)要求使用材料及設(shè)備孔位選擇打鉆開(kāi)口至煤層要有一定距離：1 砂巖、堅(jiān)硬巖石3m；2 砂頁(yè)巖、頁(yè)巖5m；鉆孔要避開(kāi)褶曲、斷層和裂隙帶鉆孔1. 孔口要完整，并穿透煤層；2. 孔口不宜過(guò)大，一般在d4275巖石電鉆放入測(cè)壓管1. 孔內(nèi)巖粉必須清除；2. 測(cè)壓管不可緊靠孔壁一邊，要適當(dāng)彎曲1. 測(cè)壓管一般采用紫銅管，直徑46，如兼測(cè)透氣性時(shí)，管徑可采用812；2. 測(cè)壓管開(kāi)口處，包以銅網(wǎng)封孔1. 封孔深度不得小于3m；2. 打完鉆立即封孔，封孔必須搗實(shí)；3. 打入木楔時(shí)要注意不要把銅管壓扁1. 封孔材料選用干硬黏土，孔口0.5米處要用水泥加固孔口；2. 選用壓力表最好在預(yù)計(jì)壓力之內(nèi)，以免中途換表2.封孔測(cè)定瓦斯壓力方法（見(jiàn)圖1-5）三.煤層瓦斯含量計(jì)算瓦斯含量是指煤層或巖層在自然條件下，單位重量或單位體積所含有的瓦斯量。瓦斯含量包括游離瓦斯和吸附瓦斯兩部分，影響瓦斯含量的因素有煤的吸附能力、瓦斯壓力、溫度等。（一） 間接測(cè)定計(jì)算法該類方法需在實(shí)驗(yàn)室作出吸附常數(shù)，在井下實(shí)測(cè)瓦斯壓力，然后進(jìn)行計(jì)算。由于實(shí)驗(yàn)室測(cè)出的a、b值是根據(jù)干煤樣測(cè)定出來(lái)的，而實(shí)際上水分對(duì)瓦斯吸附容量有很大影響，為此，公式（1-16）考慮了1+0.31wf的修正系數(shù)。計(jì)算公式： (1-15) (1-16) (1-17)式中 wh煤層瓦斯含量，m3/t；wx在瓦斯壓力為p、煤層溫度為t時(shí)煤的吸附瓦斯量，m3/t；wy游離瓦斯量，m3/t；a 吸附常數(shù)，表示在給定溫度下，單位質(zhì)量固體的表面飽和吸附氣體的氣體體積，m3/t，一般為1555 m3/t；b 吸附常數(shù)，mpa-1，一般為0.55 mpa-1；wf 煤中的水分，%；af 煤中的灰分，%；n 煤的孔隙率，%；參見(jiàn)表1-10；煤的容重，m3/t。煤質(zhì)與孔隙率關(guān)系 表1-10煤的牌號(hào)揮發(fā)份%灰份%水分%比重容重t/m3孔隙率m3/t%無(wú)煙煤2.16.12100.72.51.531.661.41.580.0810.439611.4瘦煤7.111.51.4120.50.71.351.501.321.370.0310.0734.89.5黏結(jié)煤12.216.62.7190.92.21.331.751.221.530.0250.1284.218.3焦煤18.125.92.5220.53.01.261.541.221.440.0170.1142.214.9肥煤26.634.41.0310.51.71.241.581.081.330.0270.1693.018.9氣煤37.841.52.4171.610.11.241.301.201.300.030.1213.615.1長(zhǎng)焰煤4245.35.2144.29.91.311.501.151.400.0640.1077.913.1例打通一礦6號(hào)煤層實(shí)測(cè)a=28.089m3/t、b=0.136mpa-1,p=1.47mpa,wf=2.14%,af=24.99%, n=10.89%,=1.57t/m3,求wh=?解： 經(jīng)計(jì)算，6號(hào)煤層瓦斯含量為。（二）由瓦斯含量系數(shù)a求煤層瓦斯含量略。例取樣地點(diǎn)是地宗礦東二1373風(fēng)巷，新鮮的干煤樣，煤層溫度15.2，煤的容重=1.45g/cm 3,大氣壓力pd=0.1mpa,煤樣重=42g,瓦斯含量罐體積v=134cm3。試求煤層瓦斯含量系數(shù)？測(cè)得數(shù)據(jù)（測(cè)兩次）p1=1.62mpa, p2=0.85mpa, p3=0.31mpaq1-2=965 cm3 , q2-3=747cm3將上列數(shù)值代入下式計(jì)算 (1-19)第一次 第二次取瓦斯含量系數(shù)平均值，則 =（1.5371.699）/2=1.618 m3/ m3mpa0.5該方法的優(yōu)點(diǎn)是直接采樣、裝佯，煤樣的水分和煤層相同，注入罐中瓦斯就是煤層瓦斯，因而設(shè)備簡(jiǎn)單、易行，兩天可以測(cè)定結(jié)果。經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算煤層瓦斯含量在無(wú)測(cè)定參數(shù)條件或要求精度不高的情況下，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算煤中的瓦斯含量。1. 經(jīng)驗(yàn)公式之一 (1-20) (1-21)式中 wx 煤的瓦斯吸附量，m3/t；wf 、af、vr 煤的水分、灰分、揮發(fā)分，%；p實(shí)測(cè)瓦斯壓力，mpa；en 溫度系數(shù)，查表1-12；e 自然對(duì)數(shù)底；n 0.02t/0.9930.007p;2.40.21 vr或查表；b 10.004 vr或查表；wy游離瓦斯量，m3/t；n 煤的孔隙率，%，查表1-10；煤的容重，t/m3 ；ky相當(dāng)于煤層瓦斯壓力下的瓦斯壓縮系數(shù)，查表1-14；t溫度，。表1-12 1/en值壓力（mpa）溫度（）1020253035400.10.8190.6700.6070.5490.4970.4490.20.8200.6720.6090.5510.5000.4520.40.8220.6760.6130.5550.5040.4570.60.8240.6800.6170.5600.5090.4620.80.8260.6830.6210.5640.5130.46710.8280.6870.6250.5690.5180.4711.20.8300.6900.6290.5780.5220.4761.3720.8320.6930.6330.5770.5270.4811.5680.8340.6960.6360.5810.5310.4851.7640.8360.7000.6400.5850.5350.4901.960.8380.7030.6430.5890.5400.4942.1560.8400.7060.6470.5930.5440.4982.3520.8420.7090.6500.5960.5480.5022.5480.8440.7120.6540.6000.5520.5062.7440.8450.7140.6580.6040.5550.5102.940.8470.7170.6600.6070.5590.5143.0380.8480.7190.6620.6090.5610.5173.1360.8490.7200.6630.6110.5630.5193.2340.8500.7210.6650.6130.5650.5213.3320.8500.7230.6660.6140.5670.5233.4300.8510.7240.6680.6160.5690.5253.5280.8520.7250.6700.6180.5710.5273.6260.8530.7270.6710.6190.5720.5283.7240.8530.7280.6720.6210.5730.5303.8820.8540.7290.6740.6220.5750.5323.920.8550.7310.6760.6240.5770.5344.0180.8560.7320.6770.6260.5790.5354.1160.8560.7330.6780.6270.5800.5374.2140.8570.7340.6800.6290.5820.5394.3120.8570.7360.6810.6310.5840.5414.4100.8580.7370.6820.6320.5860.5454.5080.8600.7380.6840.6340.5870.5454.6060.8600.7390.6850.6350.5890.5474.7040.8600.7400.6870.6360.5900.5484.8020.8610.7420.6880.6380.5920.5504.9000.8620.7430.6890.6400.5940.5524.9980.8620.7440.6910.6410.5960.5535.0960.8630.7450.6920.6430.5970.5555.1940.8640.7460.6940.6440.5990.5575.2920.8640.7470.6950.6450.6000.5585.3900.8650.7480.6960.6470.6020.5605.4880.8660.7490.6970.6490.6040.5625.8600.8660.7510.6980.6500.6050.5635.6840.8670.7520.6990.6510.6070.5655.7820.8680.7530.7000.6520.6080.5665.8800.8680.7540.7020.6540.6100.5686.0760.8690.7560.7050.6570.6130.5716.2720.8700.7580.7070.6600.6160.5746.4680.8710.7600.7090.6620.6180.5776.6640.8730.7620.7120.6640.6210.5806.8600.8740.7640.7150.6670.6210.5837.3500.8760.7680.7200.6730.6310.5907.8400.8790.7730.7250.6790.6380.5978.3300.8820.7770.7300.6850.6440.6048.8200.8840.7820.7350.6910.6500.6119.800.8890.9000.7450.7010.6620.624表1-13 瓦斯含量系數(shù)值vr （%） 65.5 （vr）0.146b殘存量（m3/t）t=0p=0.1mpa165.52.610.99618.20259.02.820.99215.50355.33.030.98813.80453.53.240.98412.60551.83.450.98011.70650.53.660.97610.90749.43.870.97210.20848.44.080.9689.60947.64.290.9649.061046.84.500.9608.571146.14.710.9568.141245.54.920.9527.751345.05.130.9487.401444.65.340.9447.081544.15.550.9406.781643.75.760.9366.501743.25.970.9326.251842.95.180.9286.021942.66.390.9245.812042.36.600.9205.612142.06.810.9165.422241.77.020.9125.242341.47.230.9085.072441.47.440.9044.922540.97.650.9004.782640.77.860.8960.642740.58.070.8924.522840.38.280.8884.392940.18.490.8844.273039.98.700.8804.163139.78.910.8764.053239.59.120.8723.953339.39.330.8683.853439.19.540.8643.763538.99.750.8603.673638.79.960.8563.583738.610.570.8523.503838.410.380.8483.423938.310.590.8443.354038.110.800.8403.28表1-14 瓦斯壓縮系數(shù)（ky）值p（mpa）t（）010203040500.11.01.041.081.121.161.2010.971.021.061.101.141.1820.951.001.041.081.121.1630.920.971.021.061.101.1440.900.951.001.041.081.1250.870.930.981.021.061.1160.850.900.951.001.051.1070.830.880.930.981.041.09 例 某礦井煤層wf=3.1% 、af=1.9%、vr=14.1% 、p=1.47 mpa 、t=20、=1.4 t/m3，求瓦斯含量？解： 式中，查表1-12，1/en=0.96 查表1-13， =2.40.2114.1=5.36 b=10.00414.1=0.94 根據(jù)vr查表1-10，n=6，根據(jù)壓力p查表1-14，ky=1.05。 最終求得煤層瓦斯含量 wh= wxwy= 11.50.6=12.1 m3/t2.經(jīng)驗(yàn)公式之二當(dāng)揮發(fā)分vr小于15%時(shí)可用下式： (1-22)當(dāng)揮發(fā)分vr在15%40%時(shí)可用下式： (1-23) wy= n10.2p/ky （1-24）式中 wx在p、t條件下的吸附瓦斯量，m3/t； wy在p、t條件下的游離瓦斯量，m3/t； af 煤中灰分，%； wf煤中水分，%； n 孔隙率，%； b0水分對(duì)吸附能力影響系數(shù)，b0=p/（0.0980.9792），一般取1。3. 經(jīng)驗(yàn)公式之三該公式一般用來(lái)計(jì)算殘余瓦斯量。當(dāng)揮發(fā)分vr小于21%時(shí)用下式： (1-25)當(dāng)揮發(fā)分vr大于21%時(shí)用下式： (1-26)式中 wh在p、t條件下的煤的瓦斯含量，m3/t；y 煤?jiǎn)挝恢亓康目紫度莘e，m3/t，見(jiàn)表1-15；a、b、c、c1系數(shù)，見(jiàn)表1-16。表1-15 煤的孔隙容積vr （%）30y0.100.090.070.060.09表1-16 a、b、c系數(shù)揮發(fā)分vr%系數(shù)abc3.00.168315.7700.36893.50.160314.6340.36644.00.153713.7030.36394.50.148212.9220.36145.00.143512.2500.35885.50.139311.6650.35636.00.135611.1660.35386.50.132310.6840.35137.00.129310.2670.34887.50.12659.8880.34638.00.12409.5420.34378.50.12169.2240.34129.00.11958.9280.33879.50.11748.6520.336210.00.11558.3950.333711.00.11207.9290.328612.00.10837.5140.323613.00.10597.1430.318614.00.10326.8030.313615.00.10086.4940.308516.00.09856.2120.303517.00.09635.9490.298518.00.09425.7000.293419.00.09235.4700.288420.00.09045.2550.283421.00.08865.0520.278322.00.273323.00.268324.00.263225.00.258226.00.253227.00.248128.00.243129.00.238130.00.233031.00.228032.00.223033.00.217934.00.212935.00.207936.00.202937.00.197838.00.192839.00.187840.00.182741.00.177742.00.172743.00.167644.00.162645.00.1576四瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算礦井瓦斯儲(chǔ)量，是指井田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，受采動(dòng)影響能夠排放瓦斯的煤層（包括不可采煤層）所儲(chǔ)存的瓦斯量。 w=w1w2w3 （1-27） 式中 w 礦井瓦斯儲(chǔ)量， mm3； w1礦井可采煤層瓦斯儲(chǔ)量，mm3； (1-28) a1i礦井i可采煤層的地質(zhì)儲(chǔ)量，mt； w1i礦井i可采煤層的瓦斯含量，m3/t；w2受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的各不可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量，mm3； (1-29)a2i受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的i不可采煤層的地質(zhì)儲(chǔ)量，mt； w2i受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的i不可采煤層的瓦斯含量，m3/t；w3受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的圍巖瓦斯儲(chǔ)量，mm3，實(shí)測(cè)或按下式計(jì)算： w3= k（w1w2） （1-30）式中 k圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，一般取k=0.050.20。如果要計(jì)算某區(qū)域（水平、采區(qū)、工作面等）的瓦斯儲(chǔ)量，方法同上，但要將a1i 、a2i 、w1i 、w2i變?yōu)樗?jì)算區(qū)域的煤層儲(chǔ)量和煤層瓦斯含量。五瓦斯涌出量計(jì)算瓦斯涌出量是指在生產(chǎn)過(guò)程中，礦井或采區(qū)涌出的瓦斯數(shù)量，主要由回采、掘進(jìn)、采空區(qū)三部分瓦斯組成。(一） 回采、掘進(jìn)及采空區(qū)瓦斯涌出量1. 回采瓦斯涌出量1） 開(kāi)采單一煤層時(shí)的回采瓦斯涌出量計(jì)算（不考慮鄰近層的瓦斯涌出量） (1-31)式中 開(kāi)采本煤層瓦斯涌出量，； 機(jī)械化程度系數(shù)，聯(lián)合采煤機(jī)和風(fēng)鎬采煤時(shí)等于1.0，截煤機(jī)掏槽落煤等于1.2。 瓦斯釋放系數(shù)，即計(jì)算的瓦斯涌出量對(duì)煤層瓦斯含量的比例，由圖1-9查。 煤層瓦斯含量，2） 多煤層條件下回采瓦斯涌出量(1) 有鄰近層的回采瓦斯涌出量計(jì)算之一：0 q= kwqc qhqs qx (1-32) 式中 q 采煤時(shí)瓦斯涌出量， m3/t； kw 圍巖瓦斯系數(shù)，一般取1.2； qc 采出煤中的瓦斯含量，m3/t，其計(jì)算公式見(jiàn)式（1-33）； qh 開(kāi)采層由于回采率不高而產(chǎn)生的附加瓦斯涌出量，m3/t，其計(jì)算公式見(jiàn)（1-34） qs、qx 分別為頂、底板鄰近層及不可采夾層泄出的瓦斯量，m3/t，其計(jì)算公式見(jiàn)式（1-35）及（1-36）。qc=wh-wc (1-33)式中 wh 鄰近層的瓦斯含量，m3/t；wc 鄰近層的殘存瓦斯含量，m3/t，可按表7-1選取。 (1-34) 式中 b考慮丟失在井下煤中瓦斯涌出程度系數(shù)，取0.60.8； c丟煤百分率，%。 (1-35) (1-36)式中：l0 階段傾斜長(zhǎng)度，米；階段煤柱總長(zhǎng)度，米；ms 上鄰近層的厚度，米；mx 下鄰近層的厚度，米；m 開(kāi)采層的可采厚度，米；bs 、bx 鄰近層向開(kāi)采層涌出瓦斯程度系數(shù)，其計(jì)算公式是：、 (1-37)式中：n鄰近層至開(kāi)采層的法線距離，米； l開(kāi)采工作面長(zhǎng)度，米； 煤層傾角，度；卸壓角，度。值也可按下表選取層間相對(duì)厚度與卸壓角關(guān)系n/m層間相對(duì)厚度31010303080