一种基于地下工程施工绝对瓦斯涌出量计算方法与流程

1.本发明涉及地下工程施安全领域，更具体地说，涉及一种基于地下工程施工绝对瓦斯涌出量计算方法。


背景技术：

2.绝对瓦斯涌出量是地下工程有害气体危害性分区评价的重要指标，因此，绝对瓦斯涌出量计算方法的应用对地下工程有害气体危害性评价十分关键；《铁路瓦斯隧道技术规范》和《公路瓦斯隧道设计与施工技术规范》分别制定了煤层瓦斯绝对瓦斯涌出量计算方法，其计算方法仅适用于煤层。
3.现行绝对瓦斯涌出量计算方法存在以下几点局限性：现行绝对瓦斯涌出量计算方法适用范围极窄，仅适用于煤层瓦斯，地下工程施工遭遇常规油气、页岩气、生物气等类型有害气体时，无法用上述方法计算绝对瓦斯涌出量；现行绝对瓦斯涌出量计算方法计算爆落煤块瓦斯涌出量采用总含气量减残余气量，没有建立与时间的关系，不符合气体逸散的客观规律，且计算过程需要水分、灰分及折合可燃物的残留瓦斯含量参数，需要参数多，操作性差；现行绝对瓦斯涌出量计算方法计算新暴露煤壁瓦斯涌出量采用固定的衰减曲线不符合科学规律。


技术实现要素：

4.1.要解决的技术问题
5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于地下工程施工绝对瓦斯涌出量计算方法，可以实现适用范围广、可操作性强、试验次数少和计算过程符合客观规律的目的，不仅适用所有类型有害气体，并且需要计算的参数少，同时不增加额外试验，仅需在岩心现场解吸时记录不同时间的解吸气量即可，从而使整个计算过程完全符合气体涌出可观规律，有效的提高了瓦斯涌出量计算的精准性。
6.2.技术方案
7.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
8.一种基于地下工程施工绝对瓦斯涌出量计算方法，包括岩心解吸曲线计算绝对瓦斯涌出量模型：
9.s1、首先计算获取新暴露岩块瓦斯涌出量q1，所述新暴露岩块瓦斯涌出量q1计算公式如下：
[0010][0011]
式中m为解吸岩心的质量，m为新暴露岩块的总质量，v1为计算时间区间内气体解吸体积，单位：m3，t2为计算的终止时间，单位：min，t1为计算起始时间，单位：min；
[0012]
s2、然后计算获取新暴露岩壁瓦斯涌出量q2，所述新暴露岩壁瓦斯涌出量q2计算公式如下：
[0013][0014]
式中s为解吸岩心表面积，s为新暴露岩壁总面积，v2计算时间区间内气体解吸体积，单位：m3，t4为计算的终止时间，单位：min，t3为计算起始时间，单位：min；
[0015]
s3、最后根据岩心解吸曲线计算绝对瓦斯涌出量模型计算得到绝对瓦斯涌出量q
绝
，所述绝对瓦斯涌出量q
绝
计算公式如下：
[0016]
式3：q
绝
＝q1+q2[0017]
式中新暴露岩块瓦斯涌出量q1单位为m3/min，q2为新暴露岩壁瓦斯涌出量单位为m3/min，绝对瓦斯涌出量q
绝
单位为m3/min。
[0018]
可以实现适用范围广、可操作性强、试验次数少和计算过程符合客观规律的目的，不仅适用所有类型有害气体，并且需要计算的参数少，同时不增加额外试验，仅需在岩心现场解吸时记录不同时间的解吸气量即可，从而使整个计算过程完全符合气体涌出可观规律，有效的提高了瓦斯涌出量计算的精准性。
[0019]
进一步的，所述式3中忽略不计喷混凝土地段洞壁涌出量。
[0020]
进一步的，所述式1中解吸岩心质量m直接称重获取。
[0021]
进一步的，所述式1中新暴露岩块的总质量m等于施工进尺乘以掌子面面积乘以岩石密度。
[0022]
进一步的，所述式1中计算的起始时间t1、计算的终止时间t2和岩心解吸的气体体积v1可以直接从岩心解吸曲线图上直接读取。
[0023]
进一步的，所述式2中解吸岩心表面积s直接测量。
[0024]
进一步的，所述式2中新暴露岩壁总面积s等于施工进尺乘以洞室周长再加上掌子面面积。
[0025]
进一步的，所述式2中计算的起始时间t3、计算的终止时间t4和岩心解吸的气体体积v2可以直接从岩心解吸曲线图上直接读取。
[0026]
3.有益效果
[0027]
相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0028]
(1)本方案可以实现适用范围广、可操作性强、试验次数少和计算过程符合客观规律的目的，不仅适用所有类型有害气体，并且需要计算的参数少，同时不增加额外试验，仅需在岩心现场解吸时记录不同时间的解吸气量即可，从而使整个计算过程完全符合气体涌出可观规律，有效的提高了瓦斯涌出量计算的精准性。
附图说明
[0029]
图1为本发明的岩心解吸曲线模型图。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0031]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0033]
实施例1：
[0034]
请参阅图1，一种基于地下工程施工绝对瓦斯涌出量计算方法，包括岩心解吸曲线计算绝对瓦斯涌出量模型：
[0035]
s1、首先计算获取新暴露岩块瓦斯涌出量q1，新暴露岩块瓦斯涌出量q1计算公式如下：
[0036][0037]
式中m为解吸岩心的质量，m为新暴露岩块的总质量，v1为计算时间区间内气体解吸体积，单位：m3，t2为计算的终止时间，单位：min，t1为计算起始时间，单位：min；
[0038]
s2、然后计算获取新暴露岩壁瓦斯涌出量q2，新暴露岩壁瓦斯涌出量q2计算公式如下：
[0039][0040]
式中s为解吸岩心表面积，s为新暴露岩壁总面积，v2计算时间区间内气体解吸体积，单位：m3，t4为计算的终止时间，单位：min，t3为计算起始时间，单位：min；
[0041]
s3、最后根据岩心解吸曲线计算绝对瓦斯涌出量模型计算得到绝对瓦斯涌出量q
绝
，绝对瓦斯涌出量q
绝
计算公式如下：
[0042]
式3：q
绝
＝q1+q2[0043]
式中新暴露岩块瓦斯涌出量q1单位为m3/min，q2为新暴露岩壁瓦斯涌出量单位为m3/min，绝对瓦斯涌出量q
绝
单位为m3/min。
[0044]
可以实现适用范围广、可操作性强、试验次数少和计算过程符合客观规律的目的，不仅适用所有类型有害气体，并且需要计算的参数少，同时不增加额外试验，仅需在岩心现场解吸时记录不同时间的解吸气量即可，从而使整个计算过程完全符合气体涌出可观规律，有效的提高了瓦斯涌出量计算的精准性。
[0045]
式3中忽略不计喷混凝土地段洞壁涌出量。
[0046]
式1中解吸岩心质量m直接称重获取，新暴露岩块的总质量m等于施工进尺乘以掌子面面积乘以岩石密度，计算的起始时间t1、计算的终止时间t2和岩心解吸的气体体积v1可以直接从岩心解吸曲线图上直接读取。
[0047]
式2中解吸岩心表面积s直接测量，新暴露岩壁总面积s等于施工进尺乘以洞室周长再加上掌子面面积，计算的起始时间t3、计算的终止时间t4和岩心解吸的气体体积v2可以直接从岩心解吸曲线图上直接读取。
[0048]
与现行绝对瓦斯涌出量计算方法相比，本发明提出的岩心解吸曲线计算绝对瓦斯涌出量模型包含以下几个优点：适用范围广，适用所有类型有害气体，岩心可测量表面积就可应用该模型；可操作性强，需要计算的参数少，多数参数可以在岩心解吸曲线上直接读取；不增加额外试验，仅需在岩心现场解吸时记录不同时间的解吸气量；该模型采用了质量、面积类比原理，整个计算过程完全符合气体涌出可观规律。
[0049]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。