煤層瓦斯流動(dòng)理論及其應(yīng)用

1、ifOWlRa * * »煤屢瓦斯渣動(dòng)理出及其應(yīng)用«axv(nn>aIMFF.h»A4«KWHR6#«nxaii*ti9)ttWA itf«diitixm«aec*x> < *審仙息定開處a俯電追山的紈aatKv<itnaaif 斷代和0亍至賢空arm un HKfttt萬(wàn)B41 WNMMULE雯M»!RrjK«»e"" aXR41Xin« UM.”1用AltHit"中仔獰一人飾stuff力卒kwm"費(fèi) AaamMWHtr

2、iKniB供綸丹.r鈴f USJtOHeMi;事4不立的.人力 了化冷1«威用個(gè)審貫4(2|,際"©祁丘盼vt-Jis息nr*慮 h ttZcc<£«! Hhte脅RitH咒ix»«4W*4t 禮« g”y > 宕：- ”.c i >賓牛 ；lta Z9h tfQWffA .BffiJC電"MKKIL M,兀圧力W«.FWff出人恂 BJLAAZtl0iXaMXBr(Kh««XL r.ieitdx«« <t * Fl 力lfr/Bt

3、a>. 更月 HKWFifKW < I >氏可乃.( A/1( 2 >7KVUAB If/lC-HiK W、 i氣糸加me4MW(會(huì)代.kmiK . nar*ttMcioa*KrwaR» w& !“" iMte A<«lir. mQjLy< Aamba見«i<r"尸uii r*jL.一.第GJ/LWitt功的修本“律muw鼻 ritxmca%) uamMiamwwra«&氣?？?。事tttt MAXvan*&/jnN#tffx*«meaewiHtB«j

4、. x«m力刃27火 a. r丨：弔.««ifrr町k張加”« 4waAKikttfKnaAA.»BaosiiRV«a*-M由 tiw血.Ancvnit 比*. rtf 住尸e.的兀 丁耳貳 x«s力.<xiux*nir»f»weHM«wxH、處萬(wàn)rii40M<KitwiV4nrim員*m RCJiwrjrt »Ji f iiWRm/L岀Xai >fiMsfia畀 <狂 Mieifie丘了山!1 力刊h a£»a4iivaii»t&

5、#171;n l “g"2.£««4a<a».< 1 >ji樂力b貿(mào)宅不人斜T &方Ji輪圧力卩#”力見彳壓力.a/t/Btn, AMk%< 1/ch 任一 ajmjfii力 S«£lt . #wFwa 丄.< 2里氣“復(fù)uuarta ««tM. etjuurtt霽*倍上 mmuhxa 山flEMI尸S”« <«riUH/;BMrHI6llttRaX«0iw 、M irypi' itx；九 AA«?M ir*a?/

6、Anffi, K »cn« n<* 7貝.< > >免金£«*)用fTlf&呼IVMK«Fb< 3 >ua“一-M-JC于ICtTi一*入HailXrH ««!« Att*aA 事氏O*0購(gòu)“1，7.橫上當(dāng)叩“拈決宣仃您夕咒*瓦<KaX«ltn>i/HRH.住竇仏 a<4-A<fll匕n<»mMaaajt合“斥血血“圧t n- xatwii-iaULiriUBb«i£MejuF34Ni”iitB

7、7;eAVTaua«< 2 ) 發(fā)X力咒A>0斤做不龍ti¥xnw a*xmtim«nwTMAiutiia W«t NWfiK«lSJ>.*請(qǐng)，<<>氏咿 r.v-7 XKftVrma.Mt 1). c j)<ax< <)tn哥fE< s)一畔(4)uRRBteanrft4a»rt«»u$方片典e “r we p(*,方力兒mt > > xsa ：給。方*w 力*±Mftta»xre 方氏鑰rn*xritiim¥H

8、«a4iDTMwA ! >WA-“EKa x 1C o-e 5 |-jL<r,-r,>»M1A 曰YL«3M» <1>A W4-0.Zt <J><> FflX. r «>咒mf*的疋“ "伶方雖次飽力卻沖亨力11帕0方nictattaaiicu立 JutwKvibttiM MWxaBtM»fi«»nxviv從丄一 M<rrx»a*arH«izmfin na«nwx*©» m 。»、

9、如倫尢力僅. 料爭(zhēng)此s借+豹，品*嘟R務(wù)W芬）"F>PiTr5 蘭審*M I 件5IK賓*GA.tKAttMVn ). <i平序UH任力.*F：< F.館圧力八大P&S h一此氣*/大rt£m>MiBBMK*人一収"方01力 /i.-F：<Ffc-AHi力幾 An»ba .r. ww«無(wú)口尢二的金矗宅訊動(dòng)一審一災(zāi)邊鼻*件<>p耶龍at it疋SLn內(nèi)事0倉(cāng)債於上的也帔力ha< >兒MttrttaenA宅今 Wtttx*曲旳比升.awa.令鏟（4小'*內(nèi)典«/（

10、87;）吩>rTM的一 f. b *«lit Rlt< 10>XXifW*.(II)KG IbBHM血乂a *”玄矗力款充-1）斯受丹見 冷包用«二>會(huì)不倉(cāng)m««rt鑫車萬(wàn)（ s Kinzftsm貝.（，柏不尢t做I.XAnK4ii9從翼9t>»rFa負(fù) j» aewtMR t atAscnacKt!<杠斥術(shù)祁*方« s >#.2冷H飽 貞.一*«*ff»吝舅子1( m(t>：r«6 - «< I*)¥W5M幾亠"

11、;<l»)m< i5>XKu«M-Mrana. w*fa«tRaK</*<)w wn>a上仿煮兀"*審*.iriii<ts釣HFiiA的k倉(cāng)"kM"%)<u,住力“丁。費(fèi)擠均展公黃人伙事上網(wǎng)it方HR 方 w. M»»wijwrxmnHi均扁力* J«4U « a > ar*nf"4yp i«"兒w f« g X f 3 |修7 >k ix 、a:uV.« R)urn. l*»

12、. -!>f. ».*>八 ro»-M*、9.UF».f SU."« *»nVY2.4兒3f wm IM 3f |三.XJWAJI均05煤口中的T-Wit功laitlrt送加電理< -)rius力傀農(nóng)超受W山僅力艇忑們4“痊創(chuàng)室!W丙曳匕 «« 戛列MH電 <t« IffVIaS* M %* arr山爪加ti事尼 anariufte:tn仁citi、«、eita） «>ra»MM<8«ax心何x.%aT(nx<0>(t

13、nX* '一決Wf山伍弘a. BOMansit.火,小二口卸比詡邸龍* 。曲令力靜氏外等7“叢(等)<<<-)(idr（r>- 1< * /（豪食）<R » eriusDtr. x9nAtvcrxr.e）-）呂尺畀可拿參（2-丹（20>MUJ>K*5UI«U鉤*JWT1U MrifVSJCWXWBaftMJI *4h（s .xwKttxana ii隊(duì)力p.ezTaw伍力 / <* 卜w. PP0 （2d » （UAM* >，VM«QT7k«ffi 力 tiWil 由 «

14、;r. .-. 1.*- <ra阪力f, ewT«nrz»KVih力目 ttlfta力ilMi力為“!！ yrmux ei 力 b<kjiiihi 幾.力金鼻斷力««««*<« 冉*圧力幺足MIR<UBrt CiUK力!© 忌力火 y 備大.JL»&力<!e”上 witA«Aa anacHiit RffiRMX幣Ml也 衙衣鄧maa 績(jī)ekpon&v勺rt貝的只踣 MaaxwnftirwmnftfM* >»> bnruitM*9

15、iw禮ii wwanttJt角“口±即力受化！<凰風(fēng)艮戈朗修止矗山的 MaiaF.*10JkrlK典-IAPC P,-O.WA.-9tn.nr. BJUAftK力夷帕性“ oiowRtfMx«MH：afttteii>w *|0.69»匕一製亦外生廣賓良9嚶屮的0皿簷11養(yǎng).N fti3£ffiiCiftfva的砲用（一）奔貝“i.A；%JL力mu «4®Wf An-»力并I尢氣壓aUBUKVHi力長(zhǎng)<£!（> AtSAB X出從定貝川）住龍的人<1伍力勺11 芟力角矢氣伍力1財(cái)兀除密*

16、圧工為«vu£«M.tMema&卸比 金”雋零號(hào)匕“介觸丘吋廉"由 V毅»：>“匕&刑代< K FX 片！Q*-m<»）x*t» Q.rntfKXA/tdiit ju/i*.樂力<<a«人空佗圧刀的找酬氽您“A圧聞細(xì)的氣H力.倉(cāng)斤&*報(bào)漲力竇*"炸if"席長(zhǎng) Ml：f>taM；«rtt«m 矗人XMAa-MBm空PE刀悅錄心屯代*«金廈Hunitirr紡Ji出蓍蟲 館也匕waanatir WUM：wri&g

17、t;afl&AAMM屋不R餐HI KZ翠j（srmrt«5K,力本密采空cs*矢a mm SSARBMtr >»IBPSZ/Mft AMAASM tfO，MG mae eMttAMMH HAW止倉(cāng)區(qū)M. tt<lQ>fMi"lA;X«aiX.I9IRHl 劃】金JE<r*+R人乩巖取搟夠a,中）（:«貫力字Aft»H«）TJLIf. MM*49irtxnr*i«®WM OESniiraM笄廈lUUKHtb-wh*hrr#jc»«nnmiii可砂u力圧第廈

18、匕丁外反 ftXX人h凱kw.m）h負(fù)翠決em漣訛.從血只示 wrmit«*.翼HMMMASA.霑逢*申彳比D.： I . f - 丄小It兒天.0電r角審的矍M久広兒,斤 &： UH.o：ernt«itKKM. 0身兀><山員（£（時(shí)料煤炭學(xué)報(bào) 2 卷 ( 二煤層瓦斯涌出量的針?biāo)?1 掘進(jìn)巷道 . : 以單巷掘 進(jìn)為 : 門曰曰曰廠廠廠廠曰廠門口曰曰曰口二七 r l 一匕 r 吧 e 竺 w 陰 l l 杯 l l i 門r 尸- 六- r- 卜卜卜 l , 巨, l 廠 廠廠廠尸日廠口口巨口口 口 l , . - 卜 舀石 二 下. 二二二

19、一 . , - 一 l 一 l ! l 一 l 一 l 1 例 , 每 Q 日巷 道瓦斯涌出量 Q R 為落 - . 竺 l 一一 M l 2 口門口口口門口口廠下口廠 日習(xí)曰曰一曰尸曰曰曰尸尸曰叮叮日門日尸日門日口門門口口 門日曰一口門曰日口曰曰一日口日二二一下【二二巨二蘭了廠 廠廿于一十斤曰目團(tuán) - 廣口口口口門門口旦口 口口一下口口口 , ; 丁 0 、 + Md QK式 中 l . . J 【 , 門- 吧, 尸 . 卜卜 . . 白少. 司護(hù). . 叫吧 , , . 吮二全 , QK 1 . 工作面 2 . 掘進(jìn)巷道 (北票三寶臺(tái)吉 b 心巷道長(zhǎng)度米工作面瓦 斯涌出量Q 一 M (

20、, 煤層厚度 , 米 ; ; , 二 bV 二。一儼 1 , 圖 11 瓦斯涌出量 與風(fēng)量的關(guān)系米 / “日 ; , Qr : 。, 巷道掘進(jìn)速度日; 巷道掘進(jìn)竟度米 , ; 米/ 氣一一牛今 r , 剩余含量 ( 下的含量 : 煤層原始瓦斯含量和 1 。大氣 壓將 ( 1 1 式代入得掘進(jìn)巷道瓦斯來(lái)源。 e。 Q 一、萬(wàn)% +萬(wàn) 。 (r 一 r , 。 (24 從式中可以看出巷道瓦斯涌出量與掘進(jìn)速度成正比 , 巷道中瓦 斯。濃度與巷道長(zhǎng)度呈拋物袋關(guān)系若煤層厚度略大于巷道的高度圖 13 , 由于巷道的卸壓作用 , 。 , 仍可按全部開切煤層爵算工作面前方瓦斯 壓力分布 , 但在特厚煤層在徑向

21、流動(dòng)中應(yīng)按徑向流動(dòng)爵算。中孔徑的 大小對(duì)瓦斯涌出量影響很小所以在厚煤層中巷道瓦斯涌出量井不決 定于巷道 , 尺寸和煤壁暴露面積 2 . , 而決定于甜參數(shù)回采工作面 : 回采 工作面瓦斯涌出與掘進(jìn)頭前方煤體瓦斯涌出情況相同。但是在 ( 25 工作面上下方受到了巷道排放瓦斯的影響其涌出量 Q 可按下式爵 算。 :二 Q二 式中 L (L 一 l二一 l二 M 尸仁。一刃 , ; 工作面上部和 下部瓦斯排放帶的竟度米回采推進(jìn)速度米 / 從方程中得知瓦斯涌 出量與回采速度成正比式 ( 腸場(chǎng)。、 , 工作面長(zhǎng)度 , 米; , 日。 25 。在一 定開采方法和推進(jìn)速度下割 , 工作面每日的瓦斯涌出量是不

22、變的如果切 割后相隔長(zhǎng)時(shí)簡(jiǎn)再進(jìn)行回采 , 。此外在后退式采煤時(shí)由于煤體四周均 有巷道切 , , 所以在剛開始回采和回采郎將拮束時(shí)瓦斯涌出量有從小到大和從大到小的增降規(guī)由于腸 , 律。場(chǎng)值相當(dāng)大 , 能大大降低工作面 的瓦1 期。煤層瓦斯流動(dòng)理揣及其應(yīng)用斯涌出量這些規(guī)律均與實(shí)踐相 符。若煤層厚度大于開采高度或具有鄰近煤層 1的煤層瓦斯涌出 量的方法爵算 , J 采空空簡(jiǎn)的瓦斯涌出量應(yīng)按爵算鄰近 l 8 ( 三研究 處理煤層瓦斯的方案 1 . 確定抽放瓦斯的可能性、 : 抽放煤層瓦斯的可 能性決定煤層原始瓦斯壓力。、透氣系數(shù)、含量系數(shù)。煤層厚度等參 數(shù)然而迄今尚未有一個(gè)合理的指標(biāo)用以作為選擇排放瓦

23、 , 斯方案的依據(jù)浪 費(fèi) , 往往采用估爵或拭輸?shù)姆椒Q定措施 , , 這樣會(huì)造成生產(chǎn)的困難或投 備的 . 我側(cè)根據(jù)國(guó)內(nèi)外抽放瓦斯查料的分析。 0 0 毫米垂道貫穿初步認(rèn) 為在當(dāng)一個(gè)直徑 1 , 煤層的排瓦斯鉆孔 0 1 5 日時(shí)在排瓦斯時(shí)簡(jiǎn)1 : 其“ 鈍 瓦斯涌出量低于 0 2 米 / 分左右時(shí) , , 進(jìn)行抽放是不櫻濟(jì)的抽放瓦斯合理 性標(biāo)志將這一數(shù)據(jù)代入徑向流量方程式可導(dǎo)出一個(gè)粽合數(shù)據(jù)牙 , 作為 (2 6 W 一入夕蘇 M 式中透氣系數(shù)米 / 大氣壓原始瓦斯壓力 ( 艷對(duì)壓 力大氣壓 M 煤層厚度米為優(yōu)良抽放條件當(dāng) W> 入 , W 抽放煤層瓦斯 合理性標(biāo)志” ?“ , 米 /

24、“日 ; 日; , 尹。 ; , 。 12 0 0 12 0 0 斗0 0 < W < 為中等抽 放條件為不良抽放條件 , W< 40 0 這一指標(biāo)不僅可用于開采煤層瓦斯抽 放同樣可用于鄰近煤層瓦斯抽放。例如撅順 , 龍鳳礦煤層瓦斯參數(shù)夕一 1 0 得 W 一斗8 0 此 , 。大氣壓 , 入一 1 2 米” / 大. 氣壓 2 ? 日 , M 一翎米代入 ( 2 6 式 , , 由此可兄其自然條件的優(yōu)越 , , 。而在一般的煤層中。 , 其 W 值 均低于斗0 , 因不采取措施 , 道接進(jìn)行抽放其效果是不良的。為了增大 萬(wàn)值 , 在入 , 夕。, M 中可改變的參數(shù)倍 ,

25、以改變?nèi)氲目赡苄暂^大。如能 使煤層卸壓 !J 具能大大提高入值 ( 可達(dá)數(shù)千從而可造成抽放的條件 . 如不能抽放應(yīng)按藉參數(shù)求出各地點(diǎn)可能產(chǎn)生的瓦斯量用通風(fēng)的方法 解決 2 研究鉆孔抽放瓦斯簡(jiǎn)題。 , : 在抽瓦斯時(shí) , , 尸值一般為 1 0 ?！?“ ' 1 0 1 ?！? 所以按徑向流量方 , 程式得知鉆孔瓦斯涌出量 Q 與川成正比與入成 正比 , , 與 , a 成正比與r l ” '成 正“ 比“ , 3 因此抽瓦斯鉆孔道徑不宜過大7 與 M 成正比這一拮渝與生產(chǎn)實(shí)踐相待 0 0 0 1 , 。毫米郎可同理在 一鉆窩中也沒有必要布置過多的鉆孔 , , 有3 5 個(gè)郎可。

26、鉆孔抽瓦斯 負(fù)。壓的大小從方程式中得知對(duì)開采煤層和下鄰近煤層的瓦斯抽放 是沒有什么作用的突然提高負(fù)壓 , 如按迭加定理能在短時(shí)簡(jiǎn)內(nèi)增加流 量。 , 但不久即恢復(fù)到原有狀態(tài)。從撅順龍鳳礦和北票臺(tái)吉礦在抽放開 采煤層和鄰近煤層瓦斯的實(shí)踐中也征明自然排放與負(fù)壓抽放的瓦斯 量是相近的。若抽放上鄰近煤層瓦斯 , , , 適當(dāng)?shù)靥岣哓?fù)壓可能擴(kuò)大鉆 孔在巖石冒 , 落變形區(qū)域的影響范圍減少鄰近煤層向采空空簡(jiǎn)的瓦 斯排放但它并不能加速鄰近煤層本身的瓦斯排放加鉆孔瓦斯量入大量 空氣 , 。在抽放采空區(qū)瓦斯時(shí)因一般采空區(qū)中瓦斯壓力較低提高負(fù)壓 可以增 , , 所以在抽放瓦斯時(shí)。應(yīng)根據(jù)具體條件和管路情況確定抽放負(fù)壓

27、 , 以免吸降低瓦斯?jié)舛?( 四測(cè)定煤層瓦斯涌出甜參數(shù)36 煤。正確而迅速地側(cè)定夕 , 炭學(xué) , 報(bào) 2 卷入, , 等“參 數(shù)是重要的但 現(xiàn)有方法比較費(fèi)事 , , 建磷利用夕。, 徑向流量方程式和迭加定理的測(cè)量 入。模仿石油工業(yè)中就井測(cè)定油層參數(shù)的方法進(jìn)行 , 入值 , 其做法是 先測(cè)定垂直貫穿煤層的鉆孔瓦斯涌出量 , 力上升到某一數(shù)值后( “觀 察在蔽邊界壓力下的流量。然后將鉆孔略加封陰侯壓。按流量方程式 和迭加定理求尹和 , 值可采用靜算或測(cè)定方法事先確定。從模型就駭 的多次測(cè)定中得知其改差一般入一 0 . 在 5 7 % 左右厘米 / 大氣壓“。 1 大氣壓在北票三寶一坑 g B 煤層

28、用蔽方法側(cè)得夕一 3 ? 16 3 2 時(shí) , 與實(shí)際 情況夕 3 0 大氣壓相近。 ( 五預(yù)測(cè)礦井瓦斯等極若根據(jù)煤面瓦斯涌 出規(guī)律斯涌出量 , q一。 /斌公的關(guān)系和掘進(jìn)速度 , 、巷道長(zhǎng)度 C 、煤層厚 度。、瓦值可按方程式 ( z 4 、 , 爵算出煤層瓦斯涌出特性系數(shù)值。由 于 C 值反映了瓦 C 。斯壓力、透氣系數(shù)含量系數(shù)以及礦山壓力的影響 , 而不包含時(shí)簡(jiǎn)與地點(diǎn)的因素基本上反映了煤層瓦斯的特征因此可應(yīng) 用它作為標(biāo)志礦井瓦斯等極的指標(biāo)之一。用C 值鎮(zhèn)側(cè)礦井瓦斯涌出 量的方法可按 C 值隨深度增長(zhǎng)的梯度 , , 就是根據(jù)現(xiàn)有其他礦井中 C 值 和采區(qū)瓦斯涌出量的關(guān)系和鄰近煤層的賦存情況

29、 $ J 斷在新建礦井中 可能產(chǎn)生的礦井瓦斯涌出量 l 預(yù)側(cè)深部開采時(shí)的瓦斯涌出量。在生產(chǎn) 礦井中也 , 粽合以上所述用于生產(chǎn)實(shí)踐中 , , 得知瓦斯流動(dòng)理蔬不僅有 助于圃明煤層瓦斯涌出現(xiàn)象。并可初步應(yīng)此外亦可用于研究鎮(zhèn)防煤 及瓦斯突出的措施 , 最后應(yīng)當(dāng)指出以上的研究還是初步的、 , 實(shí)際的觀 側(cè)貳墩還不多、 , 還有待于進(jìn)一步、貳駭研究最后。 , 禪向撅順煤炭 科學(xué)研究所北票礦務(wù)局包頭礦務(wù)局、攘順礦務(wù)局。焦作礦務(wù)局等有關(guān) 單位幾年來(lái)在研究工作中抬予的指導(dǎo)和幫助表示衷心的榭意參 1 推 2 A . 考文獻(xiàn) , , 拍 B . , 謝爾加切夫 , 地下水力學(xué) , , 燃料工業(yè)出版 社 , ,

30、19 5 5 。雷柯夫 , 熱傳導(dǎo)理蒲 , 高等教育出版社 19 5 5 3 撅順煤 炭科學(xué)研究院中國(guó)煤礦瓦斯的抽放 19 60 , 4 平松良雄 , 譽(yù)止于炭層 力亡聲夕 y 萬(wàn)又 , , 流出 (二 7 卜下。日本礦業(yè)會(huì)志 , 19 6 2 . 施 1 。5 矢野真三 e 6 T h , 理渝實(shí)技炭礦萬(wàn)又拔洛法 n e e 1 96 0 eo o e e u r e o rg f . m et ha n e a n d th e n t e st a g , a in st h ig h e o n e e n . o n s tr a t i a t S te a t S n ij- m

31、 e n in R 5 o L im b e rt S, u ( 196 一年國(guó)際煤礦安全會(huì)哉 e 荷蘭查料 2 9 6 1 . 7 A . b M a l w , in ve . n t ila t io n . , L C o n d o n , 19 60 o 8 H g K 10 r 1 1 A . . C a: s J z C < Ja eg e r, e o n du e s o n t i s u n f h ea t in S o lid s 19 6 3 , L , o n d o n , . 1 95 9 . e g a l , K a h一 H e in 皿 e 月

32、。 , p ro b le m d e r n A e n 郎 g , ue k au f G l N旦 1 0 o pH o e 3 , H 以” K月 o n e 幾”月 e C K H n p a 日。 月H ” K丁 o M 6 , y r 月 e 丁 e x 認(rèn) 3 八a T 1 95 9 . . . H C . 吸幾e 已 p 6a甘'a I 3 On p o H 竹以a eM o eT b ”e yo B。 , o匕 H , o M 曰x n n a e 個(gè)。 , K o e 侖一 1 9 58 1幻I ' J 討. . 6 e H 3 OH , C o 6p 那

33、 T p y 幾 o H a 1 , MOCK 1 962 e T aH 甘 a . , 19 55 . 1 3 P y 1 4 A . H H, H a 只口 A 3 p o 月o r 只” , a K a 八 e M H H yK ” CCCP刀 p . A . C K o 月H “e代 ”自 , B . B . X o 八O T , M B yr o 月b H b 丈 x r 月 a CT ax , yT e T e x H 3 刀 a T 1 9 58 .1 期煤層瓦斯流動(dòng)理榆及其應(yīng)用 7 3 T e o Pn 扛八 B n 忍 e H n 只 M eT a H a B I yr o J LH H x n 皿a c T a x n e任 n PH M e H eH n e H 水o y HH J H艱 l C y 肪以 s H 一月水 3 H Pe s沁 Me 八B ”水 e H 以”襯 . “何e e 丁韶a 日 yr o 月b H 曰x n 刀 a c T a x n p 以”MH M n 認(rèn)a 刀b H o n o 八月 H H 只 e , e 只 n o r a 3 a Ko H a y 八 a p e認(rèn) H 中 * 刀b 丁 p a- 八 n a 。刀