关于《矿井瓦斯涌出量预测方法》行业标准修订建议

吴世跃 张菊亮 韩婷婷 朱 帅

（太原理工大学矿业工程学院，山西省太原市，030024）

关于《矿井瓦斯涌出量预测方法》行业标准修订建议

吴世跃 张菊亮 韩婷婷 朱 帅

（太原理工大学矿业工程学院，山西省太原市，030024）

通过长期研究、实测、计算机模拟，针对2006年颁布实施的《矿井瓦斯涌出量预测方法》行业标准没有对新回采工作面瓦斯涌出预测做出明确性的强制性的规定和要求，回采工作面瓦斯涌出预测方法没有明确考虑通风方式和瓦斯抽采对瓦斯涌出量影响的问题提出了对现行标准的修订建议和回采工作面瓦斯涌出预测新方法。

瓦斯涌出 标准修订 通风方式 分期预测

2006年发布实施的《矿井瓦斯涌出量预测方法》行业标准（下文简称现行标准）是矿井瓦斯涌出总体评价和综合治理的指导性文件之一。然而，现行标准对预测目的、分源预测方法中相关参数选取以及与《煤矿瓦斯抽采基本指标》和《防治煤与瓦斯突出规定》关系表述不完善。本文将结合回采工作面瓦斯涌出预测实例对现行标准存在的相关问题进行分析，并提出修订建议，以便更好地指导回采工作面瓦斯治理和通风管理工作。

1 现行标准分源预测方法简析

现行标准规定采用分源预测法与矿山统计法进行矿井瓦斯涌出量预测，设定的预测单元（区域）为新建矿井、生产矿井新水平延深、新采区以及采掘工作面。分源预测方法的基本原理和过程：根据煤层瓦斯含量、回采工作面瓦斯涌出来源、回采工作面煤层的赋存条件和开采技术条件，首先预测采掘工作面瓦斯涌出量，然后工作面相加计算采区瓦斯涌出量，最后采区相加计算全矿井瓦斯涌出量。由于采掘工作面是最基本预测单元，所以采掘工作面瓦斯涌出量预测不仅是整个预测工作的关键一环，而且预测结果也是采掘工作面配风设计和瓦斯抽采效果考察的重要依据。但现行标准并没有这方面强制性规定，且回采工作面瓦斯涌出没有考虑工作面通风方式对瓦斯涌出的影响，具体原因分析及修订建议如下。

（1）采掘工作面在采掘前的瓦斯涌出预测对编制采掘作业规程过程中工作面通风配风设计、瓦斯抽采设计及其效果考察都具有非常重要的意义，所以本文建议将现行标准4.1条款修改为“新建矿井、生产矿井新水平、新采区、新采掘工作面都必须进行瓦斯涌出量预测，以确定相应区域投产后瓦斯涌出量大小，作为矿井、采区、采掘工作面通风设计、瓦斯抽采及管理的依据”。以回采工作面为基本预测单元的完整预测公式修订建议及表述见下文。在此基础上，再根据简单加法原则，依次计算采区、矿井瓦斯涌出量，以满足不同预测单元瓦斯综合治理和管理要求。

（2）回采工作面瓦斯涌出与回采工作面巷道布置及通风方式有关。因此，建议现行标准修订时，在附录D中，增加回采工作面通风方式影响系数条款D.5，其修订原因及表述见下文分析。

（3）煤层瓦斯含量是预测回采工作面瓦斯涌出量的最重要基础参数，其取值对预测结果及其应用有重要影响。但现行标准该参数仅取原始瓦斯含量进行预测，没有考虑煤层瓦斯抽采量与风排瓦斯量之间的关系、瓦斯抽采前预测和预抽后预测之间的关系。《煤矿瓦斯抽采基本指标》和《防治煤与瓦斯突出规定》两个行业标准又分别对不同产能回采工作面本煤层和突出煤层预抽后采煤前煤层瓦斯剩余含量有强制性规定和要求。因为采用不同时段煤层瓦斯含量预测的瓦斯涌出量有不同应用目的，所以本文建议现行标准修订时应增加分期预测条款4.5：“回采工作面瓦斯涌出预测应分为三个阶段进行，采用煤层原始瓦斯含量的采前预测；采用达到区域预抽标准后剩余煤层瓦斯含量的预测，简称预抽后预测；采用达到区域防突标准后剩余煤层瓦斯含量的预测，简称区域防突后预测”。采前预测包含了在掘进过程中侧帮本煤层钻孔预抽量、回采过程的边采边抽量、采掘过程风排瓦斯量等；预抽后预测和区域防突后预测包含边采边抽量和风排瓦斯量。分期预测可对通风能力、抽采效果做出合理评价，便于指导生产实践。

回采工作面瓦斯涌出来源包含本煤层瓦斯涌出、邻近层瓦斯涌出，根据现行标准分源预测方法、条款4.1修订建议、新增条款4.5，回采工作面瓦斯涌出量预测公式完整表述见下文。

2 回采工作面开采层瓦斯涌出量预测

现行标准附录A关于本煤层瓦斯涌出量公式形式为：

式中：q1——开采煤层相对瓦斯涌出量，m3／t；

K1——围岩瓦斯涌出系数；

K2——工作面丢煤瓦斯涌出系数；

K3——采区内准备巷道预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数；

m——开采层厚度，m；

M——工作面采高，m；

Wc——运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m3／t；

Wo——煤层瓦斯含量，m3／t。

采前预测瓦斯含量取原始含量实测最大值；预抽后预测瓦斯含量取《煤矿瓦斯抽采指标》标准4.2条款按工作面产能规定的采前剩余的可解吸瓦斯量，并加上1个标准大气压下煤层瓦斯含量；区域防突后预测瓦斯含量根据《防治煤与瓦斯突出规定》第53条规定的剩余瓦斯含量取值。其它参数无特殊说明都按现行标准规定取值。

华晋焦煤有限责任公司沙曲煤矿24207回采工作面3＃＋4＃合并煤层预测基础参数和预测结果见表1。

表1 24207工作面开采层瓦斯涌出量预测结果

3 回采工作面邻近层瓦斯涌出量预测

考虑邻近层有无预抽，现行标准附录A邻近层的瓦斯涌出量公式建议修订为：

式中：q2——邻近层瓦斯涌出量，m3／t；

ξi——第i个邻近层受采动影响瓦斯排放率，%；

Woi——第i个邻近煤层瓦斯原始含量，m3／t；

Wci——第i邻近层煤层残存瓦斯含量，m3／t；

mi——第i个邻近层煤层厚度，m；

M——工作面采高，m；

K4i——第i个邻近煤层的瓦斯实际预抽率，工作面邻近层无预抽，K4i＝0。

各参数按现行标准、修订建议取值。

沙曲矿24207回采工作面各邻近层瓦斯涌出量计算详见表2。

表2 24207回采工作面各邻近层瓦斯涌出量计算表

4 回采工作面瓦斯涌出量总量计算

根据本煤层和邻近层瓦斯涌出量，考虑回采工作面通风方式和瓦斯涌出不均衡的影响，现行标准中回采工作面涌出量计算公式建议修订为：

式中：q——回采工作面相对瓦斯涌出量，m3／t；

K5——工作面通风方式影响瓦斯涌出系数，简称通风方式影响系数；

K6——回采工作面瓦斯涌出不均衡系数。根据沙曲矿Y型通风方式以及其它矿井不同通风方式现场测定，不同通风方式采场瓦斯涌出计算机模拟，当其地质回采条件相同时，不同通风方式工作面后部采空区瓦斯涌出量从大到小依次为沿空留巷Y型通风、双U型通风、U＋L型通风、U型通风，前三者基本相同，U型明显较小。因此，根据研究，建议在现行标准中增加工作面通风方式影响系数条款D.6：“回采工作面通风方式影响系数按经验取值时K5＝1～1.4，U型通风方式取1，其它通风方式取较大值，或根据实测确定”。限于篇幅，本文不对该参数取值范文做详细分析论证。

根据对沙曲矿24207工作面Y型通风系统回采工作面半年多观测统计分析，回采工作面通风方式影响系数K5为1.4左右。

K6回采工作面瓦斯涌出不均衡系数，现行标准建议取值范围1.2～1.5。根据现场观测和计算机模拟，非U型通风方式由于采空区后部有均匀连续漏风和均匀连续瓦斯涌出，采空区瓦斯涌出不均匀性减小，因此本文建议将附录D.5条款中关于采掘工作面瓦斯涌出不均衡系数内容修订为：“回采工作面或掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数按经验取值时K5＝1.2～1.5，U型通风方式取大值，非U型通风取较小值，或按实测值计算”，该条款其它内容不变。沙曲矿瓦斯涌出不均衡系数实测值K6＝1.21～1.31。

根据表1、表2和公式（3），沙曲矿24207回采工作面瓦斯涌出量预测结果见表3。各阶段预测结果与实测结果基本一致。24207工作面回采期间绝对瓦斯涌出量平均值为32.11m3／min。

表3 24207回采工作面瓦斯涌出量预测结果

5 结论

为了使现行的《矿井瓦斯涌出量预测方法》行业标准更符合生产实际需求，满足新回采工作面配风、瓦斯抽采设计和效果评价要求，并能准确反映回采工作面通风方式对瓦斯涌出的影响，本文根据长期的理论研究、煤矿瓦斯涌出实际观测数据分析、计算机模拟研究等，建议修订现行标准中的条款4.1和条款D.5，增加分期预测条款4.5和工作面通风方式影响系数条款D.6，同时修订回采工作面瓦斯涌出预测计算方法。

现行《矿井瓦斯涌出量预测方法》行业标准关于回采工作面瓦斯涌出量预测相关条款修订后，现行标准中关于掘进工作面、采区、矿井瓦斯涌出量预测方法不变。

［1］ AQ1018－2006.矿井瓦斯涌出量预测方法［S］.2006

［2］ AQ1026－2006.煤矿瓦斯抽采基本指标［S］.2006

［3］ 俞启香.矿井瓦斯防治［M］.徐州：中国矿业大学出版社.1992

［4］ 吴世跃，郭勇义.“Y”型通风方式治理高产综采面瓦斯的研究［J］.西安科技学院学报，2001（9）

［5］ 李庆源，刘洋.“U＋L”型和“Y”型通风方式治理瓦斯效果对比分析研究［J］.中国煤炭，2002（3）

Revision suggestions on"Prediction Methods of Mine Gas Emission Rate"industry standard

Wu Shiyue，Zhang Juliang，Han Tingting，Zhu Shuai
（College of Mining Technology of Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China）

Aiming at the"Prediction Method of Mine Gas Emission Rate"industry standard issued and implemented in 2006which has not made clear the mandatory provisions and requirements for gas emission prediction in new mining face，and not considered clearly the ventilating mode and the impact of gas extraction on gas emission rate in prediction methods of mining face gas emission，through long－term research，measurement and computer simulation，the paper has proposed some revision suggestions on existing standard and new prediction method of gas emission rate in mining face.

gas emission，standard revision，ventilation mode，predicting by stages

TD712.3

A

吴世跃（1959－），教授，博士，博士生导师，主要从事煤层气开采与煤矿瓦斯防治教学科研工作。

（责任编辑 张艳华）