矿井瓦斯涌出量预测方法
本标准规定了采用分源预测法与矿山统计法进行矿井瓦斯涌出量预测的方法。
本标准适用于新建矿井、生产矿井新水平延深、新采区以及采掘工作面(放顶煤工作面除外)的瓦斯涌出量预测。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
MT/T77 煤层气测定方法(解吸法)
《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》
3 术语及定义
3.1
矿井瓦斯涌出量预测 prediction of mine gas emission rate
计算出矿井在一定生产时期、生产方式和配产条件下的瓦斯涌出量，并绘制反映瓦斯涌出规律的涌出量等值线图。
3.2
矿井瓦斯涌出量 mine gas emission rate
从煤层和岩层以及采落的煤(岩)体涌入矿井中的气体总量，矿井进行瓦斯抽放时应包括抽放瓦斯量。
3.3
绝对瓦斯涌出量 absolute gas emission rate
单位时间内从煤层和岩层以及采落的煤(岩)体所涌出的瓦斯量，单位采用m3/min。
3.4
相对瓦斯涌出量 relative gas emission rate
平均每产1吨煤所涌出的瓦斯量，单位为m3/t。
3.5
矿山统计法 statistical predicted method of mine gas
根据对本矿井或邻近矿井实际瓦斯涌出资料的统计分析得出的矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的规律，预测新井或新水平瓦斯涌出量的方法。
3.6
分源预测法 predicted method by different gas source
根据时间和地点的不同，分成数个向矿井涌出的瓦斯源，在分别对这些瓦斯涌出源进行预测的基础上得出矿井瓦斯涌出量的方法。
4 一般要求
4.1 新建矿井或生产矿井新水平，都必须进行瓦斯涌出量预测，以确定新矿井、新水平、新采区投产后瓦斯涌出量大小，作为矿井和采区通风设计、瓦斯抽放及瓦斯管理的依据。
4.2 矿井瓦斯涌出量预测采用分源预测法或矿山统计法。
4.3 矿井瓦斯涌出量预测应包括以下资料：
a)矿井采掘设计说明书:
1)开拓、开采系统图、采掘接替计划；
2)采煤方法、通风方式；
3)掘进巷道参数、煤巷平均掘进速度；
4)矿井、采区、回采工作面及掘进工作面产量。
b)矿井地质报告：
1)地层剖面图、柱状图等；
2)各煤层和煤夹层的厚度、煤层间距离及顶、底板岩性。
c)煤层瓦斯含量测定结果、风化带深度及瓦斯含量等值线图；
d)邻近矿井和本矿井已采水平、采区(盘区)以及采掘工作面瓦斯涌出测定结果；
e)煤的工业分析指标(灰分、水分、挥发分和密度)以及煤质牌号。
4.4 新建矿井或生产矿井新水平瓦斯涌出量预测由具有国家规定资质的专业机构和生产单位共同完成，预测结果经专家审定后以报告形式提供给生产单位和有关部门。
5 矿井瓦斯涌出量预测方法
5.1 分源预测法
5.1.1 矿井瓦斯涌出构成关系
矿井瓦斯涌出构成关系如图1所示。
图1 矿井瓦斯涌出构成关系关系图
5.1.2 回采工作面瓦斯涌出量
回采工作面瓦斯涌出量预测用相对瓦斯涌出量表达，以24h为一个预测圆班，采用式(1)计算。
q采＝q1+q2 (1)
式中 q采——回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；
q1——开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；
q2——邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t。
开采层和邻近层相对瓦斯涌出量计算方法见附录A。
5.1.3 掘进工作面瓦斯涌出量
掘进工作面瓦斯涌出量预测用绝对瓦斯涌出量表达，采用式(2)计算。
q掘＝q3+q4 (2)
式中 q掘——掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；
q3——掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量，m3/min；
q4——掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量，m3/min。
掘进工作面巷道煤壁和落煤瓦斯涌出量计算方法见附录B。
5.1.4 生产采区瓦斯涌出量
生产采区瓦斯涌出量采用式(3)计算。
(3)
式中 q区——生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；
K′——生产采区内采空区瓦斯涌出系数，如无实测值可参照附录D选取；
q采i——第i个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；
Ai——第i个回采工作面的日产量，t；
q掘i——第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；
Ao——生产采区平均日产量，t。
5.1.5 矿井瓦斯涌出量
矿井瓦斯涌出量采用式(4)计算。
(4)
式中 q井——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；
q区i——第i个生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；
Aoi——第i个生产采区平均日产量，t；
K″——已采采空区瓦斯涌出系数，如无实测值可参照附录D选取。
5.1.6 瓦斯不均衡性涌出
考虑各区域瓦斯涌出的不均衡性，利用分源预测法预测的各区域的瓦斯涌出量需乘以瓦斯涌出不均衡系数Kn，如无实测值可参照附录D选取。
5.2 矿山统计法
5.2.1 采用矿山统计法必须具备所要预测的矿井或采区煤层开采顺序、采煤方法、顶板管理、地质构造、煤层赋存、煤质等与生产矿井或生产区域相同或类似的条件。
5.2.2 矿山统计法预测瓦斯涌出量外推范围沿垂深不超过200m，沿煤层倾斜方向不超过600m。
5.2.3 矿井相对瓦斯涌出量与开采深度的关系由式(5)表示。
(5)
式中 q——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；
H——开采深度，m；
H0——瓦斯风化带深度，m；
α——相对瓦斯涌出量随开采深度的变化梯度，m/( m3·t-1)。
a)α值确定。
1)当有瓦斯风化带以下两个水平的实际相对瓦斯涌出量资料时，α值由式(6)确定。
(6)
式中 H2——瓦斯带内2水平的开采深度，m；
H1——瓦斯带内1水平的开采深度，m；
q2——在H2深度开采时的相对瓦斯涌出量，m3/t；
q1——在H1深度开采时的相对瓦斯涌出量，m3/t。
2)当有瓦斯风化带以下多个水平的实际相对瓦斯涌出量资料时，α的加权平均值由式(7)确定。
(7)
式中 Hi——第i个水平的开采深度，m；
qi——第i个水平的相对瓦斯涌出量，m3/t；
n——统计的开采水平个数。
b)H0的确定。
1)H0可由式(8)确定。
H0=H1-α(q1-2) (8)
式中符号同前。
2)根据实测煤层瓦斯基本参数确定,瓦斯风化带的下部边界可参照下列条件确定：
甲烷及重烃的浓度之和占气体组分的80％(按体积)；
瓦斯压力P=0.1～0.15MPa；
相对瓦斯涌出量qCH4=2～3 m3/t；
煤层的瓦斯含量：
● W=1.0～1.5 m3/t.r(长焰煤)
● W=1.5～2.0 m3/t.r(气煤)
● W=2.0～2.5 m3/t.r(肥、焦煤)
● W=2.5～3.0 m3/t.r(瘦煤)
● W=3.0～4.0 m3/t.r(贫煤)
● W=5.0～7.0 m3/t.r(无烟煤)
5.2.4 当矿井相对瓦斯涌出量与开采深度之间不呈线性关系时，即α值不是常数时，应首先根据实测资料确定α值与开采深度的变化规律，然后再进行预测。