[发明专利]一种矿井工作面瓦斯涌出量预测的方法

权利要求书

1.一种矿井工作面瓦斯涌出量预测的方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）、根据矿山压力对工作面的作用效果，把工作面前方煤体由后向前依次划分为第一初始压缩及塑性变形区A、第一煤体的强烈压缩及破坏区B和第一顶板回转作用区C；

（2）、矿井下的区域运输巷平行于区域回风巷，区域运输巷位于区域回风巷的左侧，区域运输巷的右侧帮由左向右依次划分为第二初始压缩及塑性变形区A1、第二煤体的强烈压缩及破坏区B1和第二顶板回转作用区C1，区域回风巷的左侧帮由右向左依次划分为第三初始压缩及塑性变形区A2、第三煤体的强烈压缩及破坏区B2和第三顶板回转作用区C2；

（3）、对步骤（1）中工作面前方煤体瓦斯绝对涌出量Q_A；

（4）、对步骤（2）中区域运输巷的右侧帮和区域回风巷的左侧帮煤体的瓦斯绝对涌出量Q₁₊₂；

（5）、最后得到矿井工作面处瓦斯涌出量Q=Q_A+ Q₁₊₂；

步骤（3）中Q_A的确定过程为：

第一初始压缩及塑性变形区A与第一煤体的强烈压缩及破坏区B相邻，其分界线是由煤体各层位破坏支承压力点连成的，其截距及该煤壁至分界线与煤层底板界面交点的水平距离x₀可以用下式表示：

其中x₀——煤壁至曲线与煤层底板界面交点的水平距离，m；

M——煤层厚度，m；

λ——侧压系数， ，μ为煤体的泊松比；

Φ——煤体的内摩擦角，°；

K——支承压力峰值的应力集中系数；

H——煤层采深，m；

γ——上覆岩层平均容重，10⁶N/m²；

C——煤体的内聚力，MPa；

Px——工作面支架对煤壁的支护反力形成的支护强度，MPa；；

F_t——支架工作阻力，MN；

α——支架立柱倾角，°；

B——支架宽度，m；

第一初始压缩及塑性变形区A与第一煤体的强烈压缩及破坏区B的分界线的曲线方程式可以表示为：

x= 0.0784H²+0.376 H + x₀

则由此可以计算破碎区宽度Lp为：

L_p= 0.0784M²+0.376M+ x₀

1）第一初始压缩及塑性变形区A煤体体积的确定

由于第一煤体的强烈压缩及破坏区B为分界线下方x0至Lp所围成的部分；设工作面长度为D米，煤层厚度、即采高为M米，则第一初始压缩及塑性变形区A的煤体体积V_A为：

2）第一初始压缩及塑性变形区A的煤体瓦斯涌出量

设工作面截深为E米，采煤机割煤速度为V米/分钟，根据现场统计，工作面割一刀煤的时间L/V一般不会小于15分钟，当15≤L/V≤30时，破碎煤体的瓦斯涌出量为总瓦斯含量的60%；当31≤L/V≤60时，破碎煤体的瓦斯涌出量为总瓦斯含量的85%；61≤L/V时，破碎煤体的瓦斯涌出量为总瓦斯含量的95%；

由此可以计算当工作面截深为E米、采煤机割煤速度为V米/分钟、原始相对瓦斯含量为q立方米/吨时，割煤后A区瓦斯绝对涌出量：

式中：

K——瓦斯释放均匀系数，根据瓦斯赋存的均匀程度可取1.0-1.5；

——瓦斯释放程度系数，当15≤L/V≤30时，取0.6；当31≤L/V≤60时，取0.85；61≤L/V时，取0.95。

2.根据权利要求1所述的一种矿井工作面瓦斯涌出量预测的方法，其特征在于：步骤（4）中区域运输巷的右侧帮和区域回风巷的左侧帮煤体的瓦斯绝对涌出量Q的具体确定过程为：

第二初始压缩及塑性变形区A1和第二煤体的强烈压缩及破坏区B1之间的分界线与第三初始压缩及塑性变形区A2和第三煤体的强烈压缩及破坏区B2之间的分界线左右对称布置，

其截距及该煤壁至分界线与煤层底板界面交点的水平距离x₁可以用下式表示

Px1——煤壁前方的超前压力

根据分界线的曲线方程式：

x= 0.0784H²+0.376H+X₁

则由此可以计算破碎区宽度L_p1为：

L_p1= 0.0784M²+0.376M+ X₁

超前压力影响下的第二初始压缩及塑性变形区A1和第三初始压缩及塑性变形区A2的破碎情况与沿工作面方向是相似的，因为超前压力影响有一定的范围，取破碎的范围近似为20m；

则超前压力影响下的两帮的破碎区的体积

原始相对瓦斯含量为q立方米/吨时，在超前压力的影响下，两帮煤壁的瓦斯涌出量按50%来计算，则煤壁两帮的瓦斯涌出量Q1+2为：。