一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法技术

本发明专利技术提供一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法，涉及矿山安全开采技术领域。该方法包括开拓煤量、准备煤量、回采煤量的合理可采期计算以及瓦斯抽采达标煤量的概念及其合理可采期的计算。本发明专利技术提供的一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法，在现有“三量”可采期计算方法的基础上，将瓦斯预抽作为必要因素考虑在内，对原有公式重新整合，并提出了瓦斯抽采达标煤量的概念，确定其计算方法，最终，归纳总结出工作面“四量”合理可采期的计算方法，为矿井安全生产计划的制定提供了一种全新的思路，为工作面的正常生产接续提供了指导性的理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法
本专利技术涉及矿山安全开采
，具体涉及一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法。
技术介绍
在煤炭生产过程中，保持采掘平衡是确保矿井正常、连续、稳定生产的前提条件，也是降低掘进工程维护成本的重要手段。1961年，煤炭工业部发布了《关于矿井和露天矿开拓煤量、准备煤量和回采煤量划分范围的规定》，将开拓煤量、准备煤量和回采煤量(简称“三量”)及其对应的可供开采的期限作为我国煤矿生产采掘平衡的宏观控制指标。随着我国煤炭行业的迅猛发展、煤炭生产科技技术进步以及开采条件复杂程度等的不断变化，国家制定的为保证矿井顺利接替的《“三量”规定》已逐渐出现采掘失调、不能适应现阶段矿井接替的需要，主要表现为：随着煤炭开采向深部延深，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的瓦斯抽采利用已构成保障采掘平衡接续的必要条件。瓦斯在煤炭开采过程中带来多种安全隐患的同时也直接影响到煤炭开采中安全“三量”的圈定，且瓦斯预抽需要一定的时间周期，该期限将直接影响矿井的开拓、采区准备的时间，甚至会影响到工作面的回采速度。然而，目前人们在分析矿井抽、掘、采三者关系之间的研究甚少，在瓦斯预抽与矿井原“三量”关系之间也尚无可借鉴的成果。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种考虑瓦斯预抽的矿井“四量”合理可采期的计算方法，分别给出工作面开拓煤量、准备煤量期、回采煤量合理可采期的计算和瓦斯抽采达标煤量的概念及其合理可采期的计算方法，解决了因国家制定的“三量”规定已出现采掘失调、无法适应现阶段矿井接替需要的情况，在瓦斯预抽与矿井原“三量”及其可采期关系上进行研究，避免可采期计算结果失真，为工作面的正常生产接续提供指导作用。为了实现上述目的，一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法，包括：开拓煤量、准备煤量、回采煤量的合理可采期计算以及瓦斯抽采达标煤量的概念及其合理可采期的计算；1)开拓煤量合理可采期的计算，其计算公式如下：式中，Tk为开拓煤量合理可采期，Lk为掘进工程总长度，p为开拓过程的平均掘进队个数，Vk为开拓过程的平均掘进速度，Tk0为形成开拓煤量后到形成准备煤量前的平均准备接替时间，Tz2为石门揭煤平均预抽时间，Tz3为井筒揭煤平均预抽时间，Vd为掘进过程中受复杂地质构造影响到所降低的最大平均掘进速度，为减缓速度的影响系数，且为区间[0，1]内的常数；2)准备煤量合理可采期的计算，其计算公式如下：式中，Tz为准备煤量合理可采期，Lz为准备工作所需的掘进总长度，q为准备过程的平均掘进队个数，Vz为准备过程的平均掘进速度，Tz0为形成准备煤量后到形成回采煤量前的平均准备接替时间，Tz1为准备巷道揭露煤层前的平均预抽时间；3)回采煤量合理可采期的计算，其计算公式如下：Th＝Lm/(VJ-φVd)+max{To，Tc}；式中，Th为工作面回采煤量合理可采期，To为工作面平均设备安装调试时间，Tc为工作面平均瓦斯抽采达标时间，Lm为回采工作所需的掘进总长度，VJ为工作面平均掘进速度；4)瓦斯抽采达标煤量的概念：对于任意类型矿井，瓦斯抽采达标煤量都包括经区域性瓦斯治理后效果检验为无瓦斯隐患的煤量和瓦斯浓度低而无需进行预抽的煤量两部分；5)瓦斯抽采达标煤量合理可采期，其计算公式如下：Tw＝kTh；式中，Tw为瓦斯抽采达标煤量可采期，k为瓦斯预抽安全系数，且S1为回采煤量面积，S2为瓦斯预抽煤量面积。本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法，在现有“三量”可采期计算方法的基础上，将瓦斯预抽作为必要因素考虑在内，对原有公式重新整合，并提出了瓦斯抽采达标煤量的概念，确定其计算方法，最终，归纳总结出工作面“四量”合理可采期的计算方法，为矿井安全生产计划的制定提供了一种全新的思路，为工作面的正常生产接续提供了指导性的理论依据。附图说明图1为本专利技术实施例中矿井U型工作面示意图；图2为本专利技术实施例中矿井回采过程的几何示意图；图3为本专利技术实施例中矿井开拓过程的接续示意图；其中，(a)为矿井开拓过程的接续正常示意图；(b)为矿井开拓过程具备等待时间的接续失常示意图；(c)为矿井开拓过程超出预期时间的接续失常示意图；图4为本专利技术实施例中矿井准备过程接续示意图；其中，(a)为矿井准备过程的接续正常示意图；(b)为矿井准备过程具备等待时间的接续失常示意图；(c)为矿井准备过程超出预期时间的接续失常示意图；图5为本专利技术实施例中矿井回采过程接续示意图；其中，(a)为矿井回采过程的接续正常示意图；(b)为矿井回采过程具备等待时间的接续失常示意图；(c)为矿井回采过程超出预期时间的接续失常示意图；图6为本专利技术实施例中矿井“四量”关系示意图；其中，(a)为高瓦斯或瓦斯有突出危险的矿井下的“四量”关系示意图；(b)为低瓦斯矿井下瓦斯抽采达标煤量面积小于开拓煤量面积时的“四量”关系示意图；(c)为低瓦斯矿井下瓦斯抽采达标煤量面积大于开拓煤量面积时的“四量”关系示意图；图7为本专利技术实施例中突出矿井瓦斯预抽煤量与回采煤量比例关系示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优势更加清晰，下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法，包括：开拓煤量、准备煤量、回采煤量的合理可采期计算以及瓦斯抽采达标煤量的概念及其合理可采期的计算；本实施例中，矿井U型工作面如图1所示，其中，L2、L4和l三段巷道为有效巷道，L3为无效巷道；所述有效巷道为矩形工作面的开切眼和两条顺槽；所述无效巷道为矩形工作面的其它巷道、任意形状的工作面折合成等面积的矩形工作面后多余的巷道；矿井回采过程的几何示意如图2所示，其中L为采煤工作面煤巷总长度，VJ，VC分别为掘进速度和回采推进速度，Tm是设备安装调试以及瓦斯抽放的时间，l1、l2-l1为停采线后无效巷道长度，l3(l4)(l5)-l2为全程有效巷道长度。统计某矿井的U型工作面各数据(取均值)如表1所示。表1工作面各数据符号含义及取值本实施例中，以Th为回踩煤矿合理可采期，以Tz为准备煤量合理可采期，以Tk为开拓煤量合理可采期，以Tw为瓦斯抽采达标煤量合理可采期。矿井开拓过程的接续示意图如图3所示，其中，图(a)为接续正常，即上一阶段开拓完成的时间(TJ1-TJ0)加上(Tk0+Tz2+Tz3+Th+Tz)的时间点正好等于下一阶段开拓工作完成的时间TJ3，是最理想的工作状态，图(b)和图(c)均为接续工作不正常，图(b)中，开拓工作的时间(TJ1-TJ0)加上(Tk0+Tz2+Tz3+Th+Tz)的时间点小于下一阶段掘进工作完成的时间TJ3，此时矿井开拓过程会产生一个空闲的等待时间Tmn，在这种情况下，虽不影响下一阶段的开拓工作，但等待的时间过长会增加巷道的维护成本，而图(c)中，开拓工作时间(TJ1-TJ0)加上(Tk0+Tz2+Tz3+Th+Tz)的时间点大于下一阶段开拓工作完成的时间TJ3，此时矿井开拓过程会超出的时间为T′mn，在这种情况下，对下一阶段开拓工作的正常进行产生负面影响，造成一定的经济损失，由此可得：1)开拓煤量合理可采期的计算，其计算公式如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法，其特征在于，包括：开拓煤量、准备煤量、回采煤量的合理可采期计算以及瓦斯抽采达标煤量的概念及其合理可采期的计算；1)开拓煤量合理可采期的计算，其计算公式如下：

【技术特征摘要】
1.一种考虑瓦斯预抽的矿井四量合理可采期的计算方法，其特征在于，包括：开拓煤量、准备煤量、回采煤量的合理可采期计算以及瓦斯抽采达标煤量的概念及其合理可采期的计算；1)开拓煤量合理可采期的计算，其计算公式如下：式中，Tk为开拓煤量合理可采期，Lk为掘进工程总长度，p为开拓过程的平均掘进队个数，Vk为开拓过程的平均掘进速度，Tk0为形成开拓煤量后到形成准备煤量前的平均准备接替时间，Tz2为石门揭煤平均预抽时间，Tz3为井筒揭煤平均预抽时间，Vd为掘进过程中受复杂地质构造影响到所降低的最大平均掘进速度，φ为减缓速度的影响系数，且φ为区间[0，1]内的常数；2)准备煤量合理可采期的计算，其计算公式如下：式中，Tz为准备煤量合理可采期，Lz为准备工作所需的掘进总长度，q为准备过程的平均掘进队个数，Vz为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓存宝，师超，郝朝瑜，陈曦，王雪峰，郭建威，张国祥，曹海亮，孟晓刚，边树鹏，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，山西焦煤集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21