一种综放工作面多源瓦斯涌出量动态预测方法技术

本发明专利技术公开了一种综放工作面多源瓦斯涌出量动态预测方法，该方法包括：根据综放工作面地质和开采条件确定瓦斯涌出来源类别；获取综放工作面瓦斯涌出预测依据数据；计算所述机采落煤瓦斯涌出量；计算所述放落煤瓦斯涌出量；计算所述采空区瓦斯涌出量；计算所述煤壁瓦斯涌出量；计算工作面瓦斯涌出总量。本发明专利技术针对综放工作面开采工艺，考虑影响瓦斯涌出的关键动态参数，更加真实且全面的反映出综放工作面瓦斯涌出情况，因此根据本发明专利技术得到的各项来源瓦斯涌出量较为准确，完善了现有综放工作面瓦斯涌出量预测方法的局限性，提升了综放工作面瓦斯涌出量预测的准确性。

A dynamic prediction method of multi-source gas emission in fully mechanized top coal caving face

【技术实现步骤摘要】
一种综放工作面多源瓦斯涌出量动态预测方法
本专利技术属于矿井瓦斯防治领域，具体涉及一种综放工作面多源瓦斯涌出量动态预测方法。
技术介绍
瓦斯涌出量预测是矿井瓦斯防治工作的基础，可为瓦斯治理布置和设计提供依据。目前工作面瓦斯涌出量预测方法主要有分源预测法和矿山统计法，但主要针对综采工作面瓦斯涌出预测，对综放工作面瓦斯涌出预测适用性不强，并且目前瓦斯涌出预测方法主要基于工作面煤岩地质和瓦斯参数等静态指标，未考虑采煤速度、运煤时间等动态参数，所得预测结果准确性不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有综放工作面瓦斯涌出量预测方法的不足，提供了一种综放工作面多源瓦斯涌出量动态预测方法，基于工作面开采层特征、开采强度特征、开采工艺特征及开采瓦斯特征，可分别预测采落煤瓦斯涌出量、放落煤瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量、煤壁瓦斯涌出量以及工作面瓦斯涌出总量，提高了综放工作面瓦斯涌出量预测的精准度。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种综放工作面多源瓦斯涌出量动态预测方法，包括以下步骤：步骤1：根据综放工作面地质和开采条件确定瓦斯涌出来源类别，将综放工作面瓦斯涌出源分为采落煤瓦斯涌出、放落煤瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出和煤壁瓦斯涌出4大类别；步骤2：获取综放工作面瓦斯涌出预测依据数据；瓦斯涌出预测依据数据包括工作面采煤高度、煤体密度、采煤机截深、割煤速度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、采落煤运煤时间、采落煤体综合瓦斯涌出系数、工作面采放总高度、综放工作面采放比、工作面回采率、放煤步距、放落煤运煤时间、放落煤体综合瓦斯涌出系数、工作面长度、一个来压周期内工作面推进距离、采空区瓦斯总抽采量、瓦斯涌出比例因子、一个来压周期内工作面推进时间、液压支架顶部支撑长度、煤壁瓦斯涌出系数以及煤壁最长暴露时间；步骤3：根据工作面采煤高度、煤体密度、采煤机截深、割煤速度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、采落煤运煤时间以及采落煤体综合瓦斯涌出系数计算采落煤瓦斯涌出量；根据工作面采煤高度、工作面采放总高度、综放工作面采放比、工作面回采率、煤体密度、放煤步距、割煤速度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、放落煤运煤时间以及放落煤体综合瓦斯涌出系数计算放落煤瓦斯涌出量；根据工作面采放总高度、工作面回采率、煤体密度、工作面长度、一个来压周内工作面推进距离、一个来压周内工作面推进时间、采空区瓦斯总抽采量、瓦斯涌出比例因子、工作面开采煤体的可解析瓦斯量以及放落煤综合瓦斯涌出系数计算采空区瓦斯涌出量；根据工作面采煤高度、工作面长度、液压支架顶部支撑长度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、煤壁瓦斯涌出系数以及煤壁最长暴露时间计算煤壁瓦斯涌出量；步骤4：根据采落煤瓦斯涌出量、放落煤瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量以及煤壁瓦斯涌出量计算工作面瓦斯涌出总量。本专利技术进一步的改进在于，步骤3中，计算采落煤瓦斯涌出量的计算公式为：其中，h采为工作面采煤高度，m；ρ为煤体密度，t/m3；d为采煤机截深，m；v采为割煤速度，m/min；W解为工作面开采煤体的可解析瓦斯量，m3/t；t采为采落煤运煤时间，min，即采落煤体经刮板输送机和皮带运出工作面的时间；α、β、γ分别为采落煤体综合瓦斯涌出系数。本专利技术进一步的改进在于，步骤3中，计算放落煤瓦斯涌出量的计算公式为：其中，h采为工作面采煤高度，m；h总为工作面采放总高度，m；k为综放工作面采放比；R为工作面回采率，％；ρ为煤体密度，t/m3；d为放煤步距，即采煤机截深，m；v放为割煤速度，m/min；W解为工作面开采煤体的可解析瓦斯量，m3/t；t放为放落煤运煤时间，min，即放落煤体经刮板输送机和皮带运出工作面的时间；α、β、γ分别为放落煤体综合瓦斯涌出系数。本专利技术进一步的改进在于，步骤3中，计算采空区瓦斯涌出量的计算公式为：其中，h总为工作面采放总高度，m；R为工作面回采率，％；ρ为煤体密度，t/m3；l0为工作面长度，m；l为一个来压周期内工作面推进距离，m，l1<l<l1+L，l1为采空区瓦斯初始涌出步距，m；L为工作面来压步距，m；t为一个来压周期内工作面推进时间，min，0<t<T，T为工作面来压周期，min；Q抽为采空区瓦斯总抽采量，m3/min；θ为瓦斯涌出比例因子，％；W解为工作面开采煤体的可解析瓦斯量，m3/t；α、β、γ为放落煤综合瓦斯涌出系数。本专利技术进一步的改进在于，步骤3中，计算煤壁瓦斯涌出量的计算公式为：其中，h采为工作面采煤高度，m；l0为工作面长度，m；s为液压支架顶部支撑长度，m；W解为工作面开采煤体的可解析瓦斯量，m3/t；α、β、γ为煤壁瓦斯涌出系数；t为煤壁最长暴露时间，min，t＝2l0/v采+t0，t0为采煤机每刀之间的间隙时间。本专利技术进一步的改进在于，步骤4中，计算工作面瓦斯涌出总量的计算公式为：Q＝(Q采+Q放+Q空+Q壁)μ其中，Q采为采落煤瓦斯涌出量，m3/min；Q放为放落煤瓦斯涌出量，m3/min；Q空为采空区瓦斯涌出量，m3/min；Q壁为煤壁瓦斯涌出量，m3/min；μ为周期来压瓦斯涌出纠正系数。与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益的技术效果：本专利技术针对目前综采放顶煤开采瓦斯涌出量预测局限性和准确性方面的不足，将工作面瓦斯涌出来源分为采落煤瓦斯涌出量、放落煤瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量和煤壁瓦斯涌出量4个部分，并充分考虑影响综放工作面瓦斯涌出的关键动态因素，更加真实且全面的反映出综放工作面瓦斯涌出的真实情况，因此得到的瓦斯涌出量预测结果较为准确，且弥补了现有综放开采瓦斯涌出预测的空白。现有瓦斯涌出量预测方法主要分为分源预测法、矿山统计法和数学分析法，但现有方法仅针对综采一次采全高工作面的瓦斯涌出预测，并不适用于综采放顶煤工作面瓦斯涌出预测，预测结果与实际偏差较大。本专利技术从综放工作面瓦斯涌出主要来源和各分源瓦斯涌出规律入手，通过理论分析、数值计算、现场实测、数学推导多种手段，提出了适用于综放开采的瓦斯涌出量预测方法，并通过现场检验证明了应用于综放工作面瓦斯涌出预测的可行性和准确性，为综放开采瓦斯涌出预测提供了一种新方法。附图说明图1是本专利技术实施例提供的综放工作面瓦斯涌出来源分布图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，综采放顶煤(综放)采煤法是在开采厚煤层时，沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高为2～3m的采煤工作面，用综合机械化方式进行回采，利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使顶煤破碎成散体后，由支架后方或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综放工作面多源瓦斯涌出量动态预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：根据综放工作面地质和开采条件确定瓦斯涌出来源类别，将综放工作面瓦斯涌出源分为采落煤瓦斯涌出、放落煤瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出和煤壁瓦斯涌出4大类别；/n步骤2：获取综放工作面瓦斯涌出预测依据数据；瓦斯涌出预测依据数据包括工作面采煤高度、煤体密度、采煤机截深、割煤速度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、采落煤运煤时间、采落煤体综合瓦斯涌出系数、工作面采放总高度、综放工作面采放比、工作面回采率、放煤步距、放落煤运煤时间、放落煤体综合瓦斯涌出系数、工作面长度、一个来压周期内工作面推进距离、采空区瓦斯总抽采量、瓦斯涌出比例因子、一个来压周期内工作面推进时间、液压支架顶部支撑长度、煤壁瓦斯涌出系数以及煤壁最长暴露时间；/n步骤3：根据工作面采煤高度、煤体密度、采煤机截深、割煤速度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、采落煤运煤时间以及采落煤体综合瓦斯涌出系数计算采落煤瓦斯涌出量；/n根据工作面采煤高度、工作面采放总高度、综放工作面采放比、工作面回采率、煤体密度、放煤步距、割煤速度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、放落煤运煤时间以及放落煤体综合瓦斯涌出系数计算放落煤瓦斯涌出量；/n根据工作面采放总高度、工作面回采率、煤体密度、工作面长度、一个来压周内工作面推进距离、一个来压周内工作面推进时间、采空区瓦斯总抽采量、瓦斯涌出比例因子、工作面开采煤体的可解析瓦斯量以及放落煤综合瓦斯涌出系数计算采空区瓦斯涌出量；/n根据工作面采煤高度、工作面长度、液压支架顶部支撑长度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、煤壁瓦斯涌出系数以及煤壁最长暴露时间计算煤壁瓦斯涌出量；/n步骤4：根据采落煤瓦斯涌出量、放落煤瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量以及煤壁瓦斯涌出量计算工作面瓦斯涌出总量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种综放工作面多源瓦斯涌出量动态预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据综放工作面地质和开采条件确定瓦斯涌出来源类别，将综放工作面瓦斯涌出源分为采落煤瓦斯涌出、放落煤瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出和煤壁瓦斯涌出4大类别；
步骤2：获取综放工作面瓦斯涌出预测依据数据；瓦斯涌出预测依据数据包括工作面采煤高度、煤体密度、采煤机截深、割煤速度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、采落煤运煤时间、采落煤体综合瓦斯涌出系数、工作面采放总高度、综放工作面采放比、工作面回采率、放煤步距、放落煤运煤时间、放落煤体综合瓦斯涌出系数、工作面长度、一个来压周期内工作面推进距离、采空区瓦斯总抽采量、瓦斯涌出比例因子、一个来压周期内工作面推进时间、液压支架顶部支撑长度、煤壁瓦斯涌出系数以及煤壁最长暴露时间；
步骤3：根据工作面采煤高度、煤体密度、采煤机截深、割煤速度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、采落煤运煤时间以及采落煤体综合瓦斯涌出系数计算采落煤瓦斯涌出量；
根据工作面采煤高度、工作面采放总高度、综放工作面采放比、工作面回采率、煤体密度、放煤步距、割煤速度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、放落煤运煤时间以及放落煤体综合瓦斯涌出系数计算放落煤瓦斯涌出量；
根据工作面采放总高度、工作面回采率、煤体密度、工作面长度、一个来压周内工作面推进距离、一个来压周内工作面推进时间、采空区瓦斯总抽采量、瓦斯涌出比例因子、工作面开采煤体的可解析瓦斯量以及放落煤综合瓦斯涌出系数计算采空区瓦斯涌出量；
根据工作面采煤高度、工作面长度、液压支架顶部支撑长度、工作面开采煤体的可解析瓦斯量、煤壁瓦斯涌出系数以及煤壁最长暴露时间计算煤壁瓦斯涌出量；
步骤4：根据采落煤瓦斯涌出量、放落煤瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量以及煤壁瓦斯涌出量计算工作面瓦斯涌出总量。


2.根据权利要求1所述的一种综放工作面多源瓦斯涌出量动态预测方法，其特征在于，步骤3中，计算采落煤瓦斯涌出量的计算公式为：



其中，h采为工作面采煤高度，m；ρ为煤体密度，t/m3；d为采煤机截深，m；v采为割煤速度，m/min；W解为工作面开采煤体的可解析瓦斯量，m3/t；t采为采落煤运煤时间，min，即采落煤体经刮板输送机和皮带运出工作面的时间；α、β、γ分别为采落煤体综合...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚选平，高涵，成小雨，雷慧，曹文超，杨鹏，程成，陈龙，付栋，孙令超，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61