瓦斯涌出量预测方法
瓦斯涌出量预测方法
瓦斯涌出量预测方法瓦斯涌出是煤矿井下常见的危险事件之一，如果未能及时控制，将严重危及煤炭生产和矿工生命安全。
因此，科学地预测瓦斯涌出量，对于煤矿安全生产至关重要。
本文将介绍几种不同的瓦斯涌出量预测方法。
经验公式法经验公式法是较为常用的瓦斯涌出量预测方法。
该方法需要根据实际的井下工作面情况和地质环境，选择相应的经验公式进行计算。
经验公式中一般含有以下几个变量：•采掘井工作面长度•采掘巷道截面积•煤层厚度•挡土层厚度•煤层自然吸附系数•煤层含气量•预期采出煤层瓦斯含量选择合适的经验公式进行计算，可以得到较为准确的瓦斯涌出量预测结果。
但是，由于经验公式适用范围较为狭窄，因此在具体应用中需要谨慎选择，并根据实际情况进行修正。
数值模拟法数值模拟法是一种较为常用的瓦斯涌出量预测方法。
该方法基于采用计算机对煤层内的瓦斯流动进行数值模拟，通过模拟得到瓦斯涌出量预测结果。
数值模拟法需要进行以下几个步骤：1.建立数学模型根据实际煤层环境和井下开采工况，建立数学模型，将煤层内的瓦斯流动过程模拟出来。
2.数据处理将所得模拟结果进行数据处理，得到相应的瓦斯涌出量预测结果。
3.验证和修正将预测结果与实测结果进行比较，进行验证。
如果有偏差，可以根据实际情况进行适当修正。
数值模拟法具有较高的准确性，适用于较为复杂的煤层环境和开采工况。
灰色模型法灰色模型法是一种较为简便的瓦斯涌出量预测方法。
该方法基于灰色理论，根据已知数据，建立灰色模型，预测未来的瓦斯涌出量。
灰色模型法需要进行以下几个步骤：1.观测数据的序列化将观测数据进行序列化，使其成为一个一维向量。
2.数据要素分析基于数据要素分析，确定预测模型的输入和输出变量。
3.建立灰色模型建立灰色模型，对数据进行分析和预测。
灰色模型法适用于瓦斯涌出量预测问题中，具有较为广泛的应用。
结论瓦斯涌出量预测是煤炭生产中的一个关键问题。
本文探讨了几种不同的瓦斯涌出量预测方法，分别为经验公式法、数值模拟法和灰色模型法。
矿井瓦斯涌出量预测计算公式
一、预测原则1、根据矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ 1018-2006标准)。
2、本矿井处于基建阶段，瓦斯涌出主要来源为回采工作面、煤巷掘进面及煤壁涌出。
3、岩巷瓦斯涌出量一般按照工作面配风量和工作面瓦斯浓度进行计算。
4、全矿井的瓦斯涌出量由煤、岩巷掘进工作面、其他巷道或硐室和瓦斯抽采量组成。
二、预测依据1、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（1-1）计算。
21q q q +=采式（1-1）式中：q 采一回采工作面相对瓦斯涌出量,m 3/t ；q 1一开采层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；q 2一邻近层相对瓦斯涌出量，m 3/t 。
开采层和邻近层相对瓦斯涌出量计算方法如下：a.不分层开采时，开采层瓦斯涌出量由式（1-2）计算： ()c W W Mm k k k q -••••=03211 式（1-2） 式中：q 1一开采层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；K 1一围岩瓦斯涌出系数，取1.2；K 2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，取1.18；K 3—采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数，取0.83；m 一开采层厚度,6m ；M 一工作面采高，3.5m ；W 0—煤层原始瓦斯含量,m 3/t ；Wc —运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m 3/t 。
b. 未开采邻近层，故不计算邻近层瓦斯涌出量。
2、掘进工作面煤壁和落煤瓦斯涌出量a.掘进巷道煤壁瓦斯涌出量掘进巷道煤壁瓦斯涌出量采用式(1-1)计算。
30q 1)D v q =••• (1-1) 式中：q 3—掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m 3／min ；D —巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，m ；本矿主采3#煤层，煤层平均厚度为6.27m ；对于厚煤层，D =2h+b ，h 及b 分别为巷道的高度及宽度。
υ—巷道平均掘进速度，m ／min ；L —巷道长度，m ；q 0—煤壁瓦斯涌出强度，m 3／(m 2?min )，如无实测值可参考式(1-2)计算。
矿井瓦斯涌出量预测方法
矿井瓦斯涌出量预测方法1.统计预测方法统计预测方法是基于矿井历史数据进行分析和建模，通过对历史数据的趋势分析和统计特征提取，来预测矿井瓦斯涌出量。
常用的统计预测方法包括回归分析、时间序列分析和灰色系统理论等。
其中，回归分析是一种常见的方法，通过分析因变量（瓦斯涌出量）和自变量（如矿井开采量、煤层厚度、开采深度等）之间的关系，建立数学模型进行预测。
2.神经网络方法神经网络方法是通过模拟人脑神经网络的工作原理，对复杂的非线性问题进行建模和预测的方法。
在矿井瓦斯涌出量预测中，可以利用神经网络方法建立瓦斯涌出量与各种因素间的映射关系。
通过输入瓦斯涌出的相关因素数据，神经网络会对这些数据进行学习和训练，并输出对瓦斯涌出量的预测结果。
3.支持向量机方法支持向量机（Support Vector Machine，简称SVM）方法是一种常用的机器学习方法，在矿井瓦斯涌出量预测中也有应用。
SVM方法通过构建一个高维特征空间，并找到一条最优的分割线（超平面），将不同类别的样本划分开。
在矿井瓦斯涌出量预测中，可以将高维特征空间设置为各种矿井参数，通过SVM方法找到最优的分割线，实现对瓦斯涌出量的预测。
4.遗传算法方法遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法，通过模拟“选择、交叉、变异”等进化操作，对问题进行求解。
在矿井瓦斯涌出量预测中，可以将瓦斯涌出量视为一个最优化问题，通过遗传算法不断迭代和优化，逐渐逼近最优解，从而实现瓦斯涌出量的预测。
除上述方法外，还有一些其他的预测方法，如模糊逻辑方法、贝叶斯方法等，都可以应用于矿井瓦斯涌出量的预测。
在实际应用中，预测方法的选择应根据具体问题和数据特征来确定，并结合对矿井工况的实时监测，不断更新和改进预测模型，以提高预测的准确性和可靠性。
最后，需要指出的是，矿井瓦斯涌出量的预测是一个极具挑战性的问题，需要不断探索和研究，结合多种方法和技术，提高预测的准确性和可操作性，并对矿井安全生产提供有效的保障。
煤矿瓦斯涌出量预测方法的研究
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煤矿瓦斯涌出量预测是矿井编制瓦斯灾害治理
规划的基础,不仅决定了井下瓦斯抽采钻孔施工与
２００６)中推荐的矿山统计法与分源预测法实施瓦斯
涌出量的预测分析.但由于我国煤层瓦斯赋存与煤
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在应用分源预测法的过程中,仍然存在与现场工程
AQ1018-2006矿井瓦斯涌出量预测方法
矿井瓦斯涌出量预测方法AQ 1018－2006国家安全生产监督管理总局2006－02－27发布 2006－05－01实施前言本标准的附录A、附录B、附录C、附录D均为资料性附录。
本标准由国家安全生产监督管理总局提出。
本标准由国家安全生产监督管理总局归口。
本标准起草单位：煤炭科学研究总院分院。
本标准主要起草人：姜文忠、秦玉金、闫斌移、薛军峰1 围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 规性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用成为本标准的条款。
凡是注册日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达。
MT/T 77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 absolute gas emission rate单位时间从煤层以及采落的煤（岩）体涌入矿井中的气体总量，矿井进行瓦斯抽放时包括抽放瓦斯量。
3.3绝对瓦斯涌出量 absolute gas emission rate单位时间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m2/min。
3.4相对瓦斯涌出量 relative gas emission rate平均每产1t煤所涌出的瓦斯量，单位为m2/t3.5 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同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的方法。
AQ1018-2006矿井瓦斯涌出量预测方法解读
矿井瓦斯涌出量预测方法AQ 1018－2006一、前言本标准的附录A、附录B、附录C、附录D均为资料性附录。
本标准由国家安全生产监督管理总局提出。
本标准由国家安全生产监督管理总局归口。
本标准起草单位：煤炭科学研究总院抚顺分院。
本标准主要起草人：姜文忠、秦玉金、闫斌移、薛军峰1、范围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成为本标准的条款。
凡是注册日期的引用文件，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。
MT/T 77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absolute gas emission rate单位时间内从煤层以及采落的煤（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m2/min。
3.4相对瓦斯涌出量relative gas emission rate平均每产1t煤所涌出的瓦斯量，单位为m2/t3.5 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同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的方法。
3.6分源预测法predicted method by different gas source汇：矿井瓦斯涌出生产采区瓦斯涌出已采采区采空区瓦斯涌出回采工作面瓦斯涌出掘进工作面瓦斯涌出生产采区采空区瓦斯涌出开采层瓦斯涌出邻近层瓦斯涌出煤壁瓦斯涌出落煤瓦斯涌出根据时间和地点的不同，分成数个向矿井涌出的与瓦斯源，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。
AQ1018-2006矿井瓦斯涌出量预测方法
矿井瓦斯涌出量预测方法AQ 1018－2006国家安全生产监督管理总局2006－02－27发布 2006－05－01实施前言本标准的附录A、附录B、附录C、附录D均为资料性附录。
本标准由国家安全生产监督管理总局提出。
本标准由国家安全生产监督管理总局归口。
本标准起草单位：煤炭科学研究总院抚顺分院。
本标准主要起草人：姜文忠、秦玉金、闫斌移、薛军峰1 范围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成为本标准的条款。
凡是注册日期的引用文件，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。
MT/T 77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 absolute gas emission rate单位时间内从煤层以及采落的煤（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m2/min。
3.4相对瓦斯涌出量 relative gas emission rate平均每产1t煤所涌出的瓦斯量，单位为m2/t3.5 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同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的方法。
AQ1018-2006矿井瓦斯涌出量预测方法
AQ1018-2006矿井瓦斯涌出量预测方法AQ 1018－2006国家安全生产监督治理总局2006－02－27公布2006－05－01实施前言1 范畴本标准规定了采纳分源推测法与矿山统计法进行矿井瓦斯涌出量推测的方法。
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)的瓦斯涌出量推测。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用成为本标准的条款。
凡是注册日期的引用文件，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，鼓舞按照本标准达。
MT/T 77煤层气测定方法（解吸法）《建筑物、水体、铁路及要紧井巷煤柱留设与压煤开采规程》3 术语及定义3.1矿井瓦斯涌出量推测prediction of mine gas emission rate运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absolute gas emission rate单位时刻内从煤层以及采落的煤（岩）体涌入矿井中的气体总量，矿井进行瓦斯抽放时包括抽放瓦斯量。
3.3绝对瓦斯涌出量absolute gas emission rate单位时刻内从煤层和岩层以及采落的煤（岩）体所涌出的瓦斯量，单位采纳m2/min。
3.4相对瓦斯涌出量relative gas emission rate平均每产1t煤所涌出的瓦斯量，单位为m2/t3.5 矿山统计法statistical predicted method of mine gas按照对本矿井或邻近矿井实际瓦斯涌出资料的统计分析得同的矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的规律，推测新井或新水平瓦斯的方法。
3.6分源推测法predicted method by different gas source按照时刻和地点的不同，分成数个向矿井涌出的与瓦斯源，在分不对这些瓦斯涌出源进行推测的基础上得出矿井瓦斯涌出量的方法。
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矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018—2006）2006年2月27日国家安全生产监督管理总局发布
1 范围
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
——回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；
采
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)
——掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；
式中q
掘
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
——生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；
区
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；
A i——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；
A o——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)
——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；
式中q
井
q区i——第i个生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；
A oi——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H i——第i个水平的开采深度，m；
q i——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q CH4=2～3 m3/t；
煤层的瓦斯含量：
3/t.r(长焰煤)
●W=1.0～1.5 m
3/t.r(气煤)
●W=1.5～2.0 m
3/t.r(肥、焦煤)
●W=2.0～2.5 m
3/t.r(瘦煤)
●W=2.5～3.0 m
3/t.r(贫煤)
●W=3.0～4.0 m
3/t.r(无烟煤)
●W=5.0～7.0 m
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。