瓦斯总结——精选推荐

⽡斯总结

1.矿井⽡斯的概念

⼴义：井下除正常空⽓的⼤⽓成份以外，涌向采矿空间的各种有毒、有害⽓体总称。

狭义：煤矿⽣产过程中从煤、岩内涌出的，以甲烷为主要成份的混合⽓体总称。

2.⽡斯的成因

煤层⽡斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中⽣成的

3.煤层⽡斯赋存状态①游离⽡斯②吸附⽡斯③⽔合物状态⽡斯

4.⽡斯⽔合物如果⾃然赋存与煤层中，它对煤矿安全有何影响？

解：由于⽡斯⽔合物⾼含⽔率，煤层⽡斯⽔合区周围的⽡斯⽓体绝⼤部分将被⽔合固结，煤层中赋存介质由⽓态⽡斯变成固态⽔合物，那么其赋存煤层的应⼒分布将发⽣较⼤变化；⼜由于⽡斯⽔合物的⾼分解热，⽡斯络合过程中必将从⽔合区周围围岩中吸取⼤量的热量，同时伴随着⼤量⽡斯⽓流的传递，所以煤层中会发⽣较复杂的物质流动和热量传递现象，⽡斯的浓度梯度和围岩的温度梯度也将发⽣较⼤变化。⽡斯⽔合物的形成将使处于危险状态的煤层体系变得较为稳定，由于⼤量⽡斯⽓体的固结，煤与⽡斯突出及⽡斯爆炸事故发⽣的概率将会⼤⼤降低；同时，由于⼤量的⽡斯⽓体⽔合物固化后潜藏于煤层中，在估算煤层⽡斯含量时，若忽视该相态⽡斯的存在，则会造成煤矿潜在的危险。

5.煤层⽡斯垂向分带规律，及其意义：

四带： CO2- N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。将前三带总称为⽡斯风化带。

意义：掌握煤层⽡斯垂直分带特征，是搞好矿井⽡斯涌出量预测和⽇常⽡斯管理⼯作基础。

6.如何⽡斯风化带下部边界的确定？

解：在⽡斯风化带开采煤层时，煤层的相对⽡斯涌出量达到2-3m3/t；

煤层内的⽡斯组分中甲烷组分含量达到80%（体积⽐）；

煤层内的⽡斯压⼒为0.1～0.15MPa；

煤的⽡斯含量达到2～3 m3/t（烟煤）和5～7 m3/t（⽆烟煤）。

7.煤的孔隙特征有哪些？

解：集⽓性----CH4的存在形态、含量; 渗透性----流态、流出形式、涌出量；

⼒学特性----强度、弹性、脆性。

8.什么叫孔隙率（f）

解：单位体积固体具有的孔隙容积。

9.影响煤与⽡斯吸附量的主要因素

(1) ⽡斯压⼒ t=const , P X

(2) 温度 P = const t X 温度每升⾼1℃，吸附⽡斯的能⼒降低约8%。

(3) ⽡斯的性质对于特定的煤，在t、P⼀定时，CO2的吸附量＞CH4的吸附量＞N2的

吸附量

(4) 煤的变质程度变质程度反映了煤的表⾯积与化学组成；变质程度越⾼（Vr ）

X

在成煤初期，煤的结构琉松、孔隙率⼤，因此褐煤吸附⽡斯能⼒较⼤。在变质作⽤初期，由于压⼒的影响，煤的孔隙率减⼩，渐趋致密，故长焰煤吸附能⼒下降，随着煤的进⼀步变质，在⾼温⾼压作⽤下煤体内部因⼲馏作⽤⽽⽣成许多微孔隙，使吸附表⾯逐渐增加，到⽆烟煤达到最⼤值。⽆烟煤之后，由于强⼤的地压作⽤．微孔隙收缩⽽减⼩，到⽯墨为零，吸附能⼒完全消失。

(5) 煤中的⽔份⽔份的增加使煤的吸附能⼒降低。

(6) 煤中的灰份（Ac ）灰份不吸附⽡斯，我国习惯于⽤可燃基作单位。 /doc/e6574a54783e0912a2162aaa.html ngmuir 吸附⽅程（1916年）理论计算式：

式中：X----给定温度下的吸附量，m3/t ；

a----吸附常数，极限吸附量，m3/t ；

b----吸附常数，Mpa-1;

P----吸附平衡时的⽓体压⼒，Mpa 。

a 、

b 通过实验室测定得出。实际算式：

11.煤层⽡斯压⼒及⽡斯压⼒梯度计算：

⽡斯压⼒：

煤层孔隙或裂隙内⽓体分⼦⾃由运动撞击所产⽣的作⽤⼒，它在某⼀点上各向⼤⼩相

等，⽅向与孔隙壁垒垂直。

是决定煤层⽡斯含量、⽡斯流动动⼒⾼低以及⽡斯动⼒现象的基本参数。

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2H H P P g p --=gp----煤层⽡斯压⼒梯度，Mpa/m

根据⽡斯压⼒梯度可以预测深部煤层⽡斯压⼒。

预测计算式：11)(P H H g P p +-=

式中： P —预测的甲烷带内深H(m)处的⽡斯压⼒，MPa

gp —⽡斯压⼒梯度，MPa/m

特例：00)(P H H g P p +-=

式中：P0--甲烷带上部边界处⽡斯压⼒，取0.2MPa 。

H0---甲烷带上部边界深度，m 。

举例：某矿⽡斯风化带深度为100m ，在200m 处测得煤层⽡斯压⼒为0.5MPa ，

预测300m 处煤层⽡斯压⼒。

bP

abP X +=1bP abP k X +?=1

12.影响煤层⽡斯含量的因素

煤层⽡斯含量主要取决于：⽡斯⽣成量；⽡斯向煤层运移条件；煤层贮存⽡斯的性能。

影响因素：煤层变质程度、煤层赋存条件、地质构造、煤层围岩性质、⽔⽂地质条件。1.煤的变质程度

在煤化作⽤过程中，不断地产⽣⽡斯，煤化程度越⾼，⽣成的⽡斯量越多。因此，在其它因素相同的条件下，煤的变质程度越⾼，煤层⽡斯含量越⼤。

煤的变质程度不仅影响⽡斯的⽣成量，还在很⼤程度上决定着煤对⽡斯的吸附能⼒。

2.煤层的赋存条件

（1）露头

成煤的地质年代中，若有露头长时间与⼤⽓相通，⽡斯沿煤层流动，煤层⽡斯往往沿煤层露头排放，⽡斯含量⼤为减少。

（2）煤层倾⾓煤层倾⾓愈⼤，煤层⽡斯含量愈低。

（3）埋藏深度

在⽡斯风化带以下，煤层⽡斯含量、⽡斯压⼒和⽡斯涌出量都与深度的增加有⼀定的⽐例关系。

⼀般情况下，煤层中的⽡斯压⼒随着埋藏深度的增加⽽增⼤。随着⽡斯压⼒的增加，煤与岩⽯中游离⽡斯量所占的⽐例增⼤，同时煤中的吸附⽡斯逐渐趋于饱和。因此从理论上分析，在⼀定深度范围内，煤层⽡斯含量亦随埋藏深度的增⼤⽽增加。但是如果埋藏深度继续增⼤，⽡斯含量增加的速度将要减慢。

3.煤层围岩性质

煤层围岩是指煤层直接顶、⽼顶和直接底板等在内的⼀定厚度范围的层段。煤层围岩对⽡斯赋存的影响，决定于它的隔⽓、透⽓性能。

当煤层顶板岩性为致密完整的岩⽯，如页岩、油母页岩时，煤层中的⽡斯容易被保存下来；顶板为多孔隙或脆性裂隙发育的岩⽯，如砾岩、砂岩时，⽡斯容易逸散。

exp:北京京西煤矿，不论是下侏罗统或是⽯炭⼆叠系的煤层，尽管煤的牌号为⽆烟煤，由于煤层顶板为12～16m的厚层中粒砂岩，透⽓性好，因此煤层⽡斯含量⼩，矿井⽡斯涌出量低。

4.地质构造：

⼀⽅⾯是造成了⽡斯分布的不均衡，另⼀⽅⾯是形成了有利于⽡斯赋存或有利于⽡斯排放的条件。

(1) 褶皱构造

褶皱的类型、封闭情况和复杂程度，对⽡斯赋存均有影响。

当煤层顶板岩⽯透⽓性差，且未遭构造破坏时，背斜有利于⽡斯的储存，是良好的储⽓构造，背斜轴部的⽡斯会相对聚集，⽡斯含量增⼤。形成“⽓顶”。

在向斜盆地构造的矿区，顶板封闭条件良好时，⽡斯沿垂直地层⽅向运移是⽐较困难的，⼤部分⽡斯仅能沿两翼流向地表。

地质构造作⽤煤包、地垒、地堑都为⾼⽡斯区。

（2）断层

断层破坏了煤层的连续完整性，使煤层⽡斯运移条件发⽣变化。有的断层有利于⽡斯排放，也有的断层对⽡斯排放起阻挡作⽤，成为逸散的屏障。前者称开放型断层，后者称封闭型断层。

5.⽔⽂地质条件

地下⽔与⽡斯共存于煤层及围岩之中，其共性是均为流体，运移和赋存都与煤、岩层

的孔隙、裂隙通道有关。由于地下⽔的运移，⼀⽅⾯驱动着裂隙和孔隙中⽡斯的运移；另⼀⽅⾯⼜带动溶解于⽔中的⽡斯⼀起流动。尽管⽡斯在⽔中的溶解度仅为1～4%，但在地下⽔交换活跃的地区，⽔能从煤层中带⾛⼤量的⽡斯，使煤层⽡斯含量明显减少。同时，⽔吸附在裂隙和孔隙的表⾯，还减弱了煤对⽡斯的吸附能⼒。因此，地下⽔的活动有利于⽡斯的逸散。地下⽔和⽡斯占有的空间是互补的，这种相逆的关系，常表现为⽔⼤地带⽡斯⼩，反之亦然。

6.岩浆活动

岩浆活动对⽡斯赋存的影响⽐较复杂。岩浆侵⼊含煤岩系或煤层，在岩浆热变质和接触变质的影响下，煤的变质程度升⾼，增⼤了⽡斯的⽣成量和对⽡斯的吸附能⼒。

(1)在⽆隔⽓盖层、封闭条件不好的情况下，岩浆的⾼温作⽤可以强化煤层⽡斯排放，使煤层⽡斯含量减⼩。

(2)岩浆岩体有时使煤层局部被覆盖或封闭，成为隔⽓盖层。但在有些情况下，由于岩脉蚀变带裂隙增加，造成风化作⽤加强，可逐渐形成裂隙通道，⽽有利于⽡斯的排放。

岩浆活动对⽡斯赋存既有⽣成、保存⽡斯的作⽤，在某些条件下⼜有使⽡斯逸散的可能性。

13.构造煤定义：构造煤是在⼀期或多期构造应⼒作⽤下，煤体原⽣结构、构造发⽣不同程度的脆裂、破碎或韧性变形或叠加破坏甚⾄达到内部化学成分和结构变化的⼀类煤。

14.什么透⽓性系数：煤层透⽓性系数是煤层⽡斯流动难易程度的标志。

15.⽡斯涌出的表⽰⽅法及其计算：

1）⽡斯涌出量的含义

--指在矿井建设和⽣产过程中从煤与岩⽯内涌出的⽡斯量。它是确定矿井⽡斯等级、进⾏矿井通风计算等⽅⾯的依据。

2）⽡斯涌出量表⽰⽅法