[发明专利]一种基于卸压条件下工作面瓦斯涌出量预测的方法

摘要

本发明公开了一种基于卸压条件下工作面瓦斯涌出量预测的方法，包括a.确定回采工作面瓦斯涌出来源构成，回采工作面瓦斯涌出来源包括煤壁瓦斯涌出、采落煤炭瓦斯涌出、采空区遗煤瓦斯涌出或/和邻近层瓦斯涌出；b.分别计算各瓦斯涌出来源的涌出量；c.根据步骤b计算出的各瓦斯涌出来源的涌出量，预测回采工作面瓦斯涌出量，建立下伏远距离保护层开采条件下的瓦斯涌出量预测数学模型。本发明解决了在卸压条件下回采工作面瓦斯涌出量预测不准确的问题，从而更好的指导工作面安全回采。

主权项

一种基于卸压条件下工作面瓦斯涌出量预测的方法，其特征在于，包括以下步骤：a.确定回采工作面瓦斯涌出来源构成，回采工作面瓦斯涌出来源包括煤壁瓦斯涌出、采落煤炭瓦斯涌出、采空区遗煤瓦斯涌出或/和邻近层瓦斯涌出；b.分别计算各瓦斯涌出来源的涌出量，其中，煤壁瓦斯涌出量的计算公式为：$Q_1=\frac{V_0(L-{2L}_H)}{\mathrm{\δCLl}}(\frac{{(1+l/i)}^{1-\mathrm{\β}}}{1-\mathrm{\β}}-\frac{1}{1-\mathrm{\β}})---\left(1\right)$式中，Q₁为煤壁瓦斯相对涌出量，单位：m³/t，V₀为煤壁刚暴露时单位面积上的瓦斯涌出强度，单位：m³/(m²·min)，u为工作面平均推进度，单位：m/min，L为工作面长度，单位：m，L_H为瓦斯排放带宽度，单位：m，β为煤壁瓦斯涌出衰减系数，单位：min^‑1，C为工作面回采率，δ为煤的密度，单位：t/m³；采落煤炭瓦斯涌出量的计算公式为：$Q_2=\frac{V_1}{\mathrm{nL}}((L-{2L}_H)-\frac{v_2}{n}(e^{-{\mathrm{nL}}_H/v_2}-e^{-n(L-L_H)/v_2}))---\left(2\right)$式中，Q₂为采落煤炭瓦斯相对涌出量，单位：m³/t；V₁为采落煤炭的初始瓦斯涌出强度，单位：m³/(t·min)；n为采落煤炭瓦斯涌出衰减系数，单位：min^‑1；L为工作面长度，单位：m；L_H为瓦斯排放带宽度，单位：m；V₂为采煤机平均牵引速度，单位：m/min；采空区遗煤瓦斯涌出量的计算公式为：$Q_3=\frac{V_1(1-C)(L-{2L}_H)}{\mathrm{CnL}}(1-e^{-\frac{l_1+l_2}{n}})---\left(3\right)$式中，Q₃为采空区遗煤瓦斯相对涌出量，单位：m³/t；V₁为采空区遗煤的初始瓦斯涌出强度，单位：m³/(t·min)；C为工作面回采率；L为工作面长度，单位：m；L_H为瓦斯排放带宽度，单位：m；n为采空区遗煤瓦斯涌出衰减系数，单位：min^‑1；l₁为工作面煤壁到后方液压支架的距离，单位：m；l₂为采空区沿工作面推进方向上的瓦斯浓度非稳定区域的宽度，单位：m；计算邻近层瓦斯涌出量时，引入卸压抽放瓦斯对邻近层瓦斯涌出量影响的修正系数，其计算公式为：$Q_4=K_v\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(W_{0i}-W_{\mathrm{ci}})\·\frac{m_i}{M}\·{\mathrm{\η}}_i---\left(4\right)$式中，Q₄为邻近层瓦斯相对涌出量，m³/t；m_i为第i个邻近层煤层厚度，单位：m；M为工作面采高，单位：m；η_i为第i个邻近层瓦斯排放率，单位：％；W_0i为第i个邻近层煤层原始瓦斯含量，单位：m³/t；W_ci为第i个邻近层煤层残存瓦斯含量，单位：m³/t；K_v为卸压抽放瓦斯对邻近层瓦斯涌出量影响的修正系数；c.根据步骤b计算出的各瓦斯涌出来源的涌出量，预测回采工作面瓦斯涌出量，建立下伏远距离保护层开采条件下的瓦斯涌出量预测数学模型。