1 2 煤层瓦斯生成和赋存
【精品】矿井瓦斯灾害防治理论与技术
3.3 瓦斯涌出不均系数 在正常生产过程中，矿井绝对瓦斯涌出量
受各种因素的影响，其数值在一段时间内围绕 平均值上下波动，我们把其峰值与平均值的比 值称为瓦斯涌出不均系数。在确定矿井总风量 选取风量备用系数时，要考虑矿井瓦斯涌出不 均系数。
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矿井瓦斯涌出不均系数表示为：
k g Qmax / Qa
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2 、煤层瓦斯垂向分带： 当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲 积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气 向煤层中渗透，使煤层瓦斯呈现出垂直分带特征:
瓦斯风化带： “CO2－N2”、“N2”、“N2CH4”三带统称瓦斯风化带。瓦斯风化带内的井、 区为低瓦斯井、区。
甲烷带：位于瓦斯风化带下边界以下的瓦斯带。
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4) 通风压力与通风系统
抽出式通风负压增加时，瓦斯涌出量增大。 U型通风系统的回采工作面，其上隅角容易聚积瓦斯。采 用U型加尾巷的通风系统，瓦斯聚积点移至采空区内的尾巷入 风口。Y形与W型通风系统由于采空区内有漏风通道，采空区 与邻近层涌出的瓦斯很少会涌入工作面，加之进风多了一条 风路，工作面的瓦斯浓度较低，适用于高瓦斯高产要求。
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3.4 矿井瓦斯等级
1、矿井瓦斯等级划分
《规程》规定：一个矿井中，只要有一个 煤(岩)层中发现过瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿 井，并依照矿井瓦斯等级的工作制度进行管理， 矿井瓦斯等级按照日产吨煤涌出瓦斯量和瓦斯 涌出形式分为：
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（一）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量 小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于 或等于40m3/min。
ξ——瓦斯的压缩系数
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煤的吸附瓦斯含量
煤的表面积是很大的，每克煤有数十至二百 m2，其中微孔表面积占绝大多数，吸附瓦斯量主 要取决于微孔隙表面积、瓦斯压力与温度。煤的吸 附瓦斯服从朗缪尔吸附方程。按朗缪尔方程计算并
潘三矿11-2煤层瓦斯赋存主控因素分析
Ｍｉ ｎ ｅ ，Ｈ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｎ Ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｈ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｎ Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ ２ ３ ２ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｇ ａ ｓ ｏ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ １ １—２ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｍ ｉ ｎ Ｐ ａ ｎ ｓ ａ ｎ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｉ ｎ － ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ，ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｏ ｃ ｃ ｕ ｒｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ １ １—２ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｍ ｗ ａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｇ ａ ｓ ｏ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ —
淮南
２ ３ ２ 潘三矿 １ １ — ２煤层 的 瓦斯赋 存规律 和 主控 因素 ， 运 用 瓦斯 地质 理论 和 线
性 回 归的方 法 ， 结合 潘 三矿地 质勘探 期 间瓦斯地 质 资料和 现场 实测 瓦斯数 据 ， 分析 了 １ ｌ一 ２煤
层 瓦斯赋 存 特征 ， 探 讨 了煤层 瓦斯赋存 与 埋藏 深度 、 地质 构造 、 顶底 板岩性 、 煤 厚 和煤体 结 构之
Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｍ ｄ ｅ ｐ ｔ ｈ．ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｏ ｆ ｌ ｉ ｔ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ
矿井瓦斯赋存规律
矿井瓦斯赋存规律的探讨瓦斯是地质作用的产物，现今煤层瓦斯的赋存状态是含煤地层经受复杂地质历史演化作用的结果，受着瓦斯生成、运移、保存条件综合地质作用的控制。
研究煤层中瓦斯的赋存状况是矿井瓦斯研究中的重要一环。
多年的实践证明，只有运用板块构造理论、区域地质演化理论、瓦斯赋存构造逐级控制理论才能揭示瓦斯赋存机理、规律。
1.煤层瓦斯赋存理论煤体中赋存瓦斯的多少不仅影响煤层瓦斯含量的大小，而且对煤层中瓦斯流动及其发生灾害的危险性的大小也有很大的影响。
因此，煤层中瓦斯的赋存状况的研究是矿井瓦斯研究中的重要部分。
1.1煤中瓦斯的赋存状态煤体是一种含有大量空隙和裂隙的复杂的多孔固体，这样就会有很大的自由空间和空隙表面形成。
因此，煤中瓦斯一般以游离状态和吸附状态两种形式赋存。
煤是通过物理吸附对瓦斯形成吸附作用，其吸附作用是瓦斯分子和碳分子间相互吸引的结果，而吸附瓦斯又分为吸着瓦斯和吸收瓦斯，通常吸收瓦斯是指进入煤体内部的瓦斯，吸着瓦斯是指附着在煤体表面的瓦斯。
1.2煤层瓦斯赋存的垂向分带当煤层具有露头或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，在煤层内气体会朝两个不同方向的运移，一是煤化过程中生成的瓦斯经煤层、上覆岩层和断层不断由煤层深部向地表运移，一是地面空气、表土中的生物化学和化学反应生成的气体向煤层深部渗透扩散，从而使赋存在煤层中的瓦斯表现出垂向分带特征。
一般将煤层由露头自上向下分为4个带：co2-n2带、n2带、n2-ch4带、ch4带，其中前三个带总称为瓦斯风化带。
煤层瓦斯的带状分布是煤层瓦斯含量及巷道瓦斯涌出量预测的基础，也是搞好瓦斯管理的依据。
1.3影响煤层瓦斯赋存及含量的主要因素目前的研究成果认为，影响煤层瓦斯含量的主要因素有：煤层储气条件、区域地质构造和采矿工作。
（1）煤层储气条件。
煤层储气条件是煤层瓦斯赋存及含量的重要基础。
煤层的埋藏深度、煤层和围岩的透气性、煤层倾角、煤层露头以及煤的变质程度等是储气条件的主控因素。
二1煤层瓦斯赋存规律与涌出预测研究
（ １ ． Ｇ ａ ｏ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｄ ｅ ｎ ｇ ｆ ｅ ｎ ｇ ４ ５ ２ ４ ７ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ １ ６ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｓ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｉ Ｉ １ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｍ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｙａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｎｏ ． ２ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ０ １ ３ 年第 １ 期
中州 煤炭
总第 ２ ０ ５ 期 来自二 １煤 层 瓦 斯 赋 存 规 律 与 涌 出预 测 研 究
于 强 ， 高 国栋 ， 齐黎 明 ， 穆春 明
（ １ ． 郑 煤 集 团公 司 告 成 煤 矿 ， 河南 登封 ４ ５ ２ ４ ７ ７ ； ２ ． 华 北科 技 学 院 安 全 工程 学 院 ， 北 京 １ ０ １ ６ ０ １ ）
煤层瓦斯赋存规律
煤层瓦斯赋存规律
煤层瓦斯赋存规律是指煤矿中煤层瓦斯的分布、存在形式及其规律。
煤层瓦斯是由煤中的有机质在埋藏过程中形成的，在煤矿开采过程中具有潜在的危险性。
煤层瓦斯的赋存规律对煤矿安全生产具有重要意义。
煤层瓦斯赋存规律可以归纳为以下几个方面：
1. 吸附瓦斯：煤层中的瓦斯主要以吸附态存在于煤体孔隙中。
随着压力的减小或温度的升高，吸附瓦斯可以解吸并逸出。
吸附瓦斯的赋存量受煤种、煤质、压力及温度等因素的影响。
2. 渗透瓦斯：煤层中的瓦斯可以通过煤层间隙或裂隙的渗透而存在。
渗透瓦斯的赋存与煤层孔隙度、赋存压力、地应力及煤层裂隙特征等因素有关。
3. 包裹瓦斯：煤层中的瓦斯可以包裹在煤体中的微小气泡中存在。
包裹瓦斯的赋存量受煤体孔隙结构、煤质及煤体松散程度等因素的影响。
4. 瓦斯运移规律：煤层瓦斯的运移与煤体孔隙连通性、地应力、渗透能力等因素有关。
瓦斯通常遵循从高压区到低压区的流动规律，地质构造、矿井开采等因素会影响瓦斯的运移路径和速度。
了解煤层瓦斯赋存规律对煤矿安全生产具有指导意义，可以帮
助矿井管理人员做好瓦斯抽放、通风以及瓦斯爆炸防治等工作，从而提高煤矿的生产安全性。
浅析十三矿二1煤层瓦斯赋存状况及影响它的地质因素
２１ ．． 开采 期 间矿 井 瓦斯 含 量测 定 结 果 ： ２ 己一 采 区 、 己二 采 区 、 己三 采 区工 作 面 相 对 瓦斯 涌 出 量 为 ２ ９ ． ～ ６
预防瓦斯。
深 ， 斯含量明显增大 ， 瓦 己二 采 区 相 对 瓦 斯 含 量 小 ， 且 瓦 斯 赋 存 与 煤 而 层 赋 存 条 件 呈 一 定 关 系 ． 据 十 三 矿 几 年 来 的研 究 分 析 表 明 ， 质 构 根 地 造是影响煤层瓦斯的主要地质因素 ， 次是埋藏深度。 其
二 煤 层 具 有 一 定 的 突 出危 险性 。 ３ 勘 探 线 以 二 １ 底 板一 ｏ ｍ 等 高 线 为 界 。 １ 煤 ８ｏ 已揭 露 的工 作 面瓦 斯 涌 出情 况 ： 自投 产 至 今 的 多 个 采 掘 工 作 面 的 井 田属 石 炭一 二 叠 系 含 煤 地 层 ， 煤 岩 系 有 石 炭 系 太 原 群 、 叠 瓦 斯 涌 出情 况 ， 含 二 己二 采 区 瓦 斯 涌 出 较 小 ， 三 采 区 采 掘 工 作 面 瓦 斯 涌 己 系 山西 组 、 石 盒 子 组 和 上石 盒 子 组 。 大 地 构 造 体 系 上 ， 井 田属 我 下 在 本 出量 最 大 ，如 己 三 采 区 二 ， ｌ （ １采 面 回 采 期 间 瓦 斯 绝 对 涌 出 量 一 ３） ４ 国华 北 石 炭一 二 叠 纪 聚 煤 区 内 煤 田 ， 聚煤 作用 始 于 中 石 炭 世 本 溪组 至 ４ １３ １ ． ３ｍ３ ｎ 掘 进 工 作 面 在 ０８ ～ ．２ｍ／ ｎ， 对 瓦 斯 涌 出 ．９ ～ ５８ ／ ， ２ ｍｉ ．２ ５６ ３ ｍｉ 相 石 炭 世 太 原 群 和 早 二 叠 世 早 期 ， 西 组 达 到 高 潮 ， 二 叠 世晚 期 至 二 山 早
煤体结构与瓦斯突出关系浅析
＾参娃爰舛枝２００８年第３期煤体结构与瓦斯突出关系浅析倪宏革（鲁东大学土木工程学院，山东烟台２６４０２５）摘要详细分析了瓦斯的成因、赋存状态以及煤体原生结构和煤中水分、灰分、挥发分对瓦斯赋存量的控制；通过对构造煤的宏观结构特征和微观结构描述研究，指出建立一个能够将煤体结构各项性质与煤体结构参数指标（包括瓦斯涌出量、瓦斯含量、Ｋ、△ｐ、ｆ、Ｒ等）内涵统一起来的综合指标评判模式，能够合理圈定瓦斯突出危险带，是今后煤体结构研究的主要方向。
关键词煤体结构瓦斯突出参数指标中围分类号ＴＤ７１２＋．５２文献标识码Ｂ１煤层瓦斯的成因及赋存状态１．１瓦斯的成分及性质矿井瓦斯是ｃＨ（甲烷）、ＣＱ、Ｎ２、Ｑ地（乙烷）、ｓ０２、Ｈ２Ｓ、ＣＯ等的混合体，无色、无味、无臭、无毒；比重０．５５４，不易溶于水，不助燃，但当与空气混合到一定浓度，并遇火源时能燃烧或爆炸，爆炸界限为５—６％到１４—１６％。
当空气中瓦斯浓度超过４０％时，就会使人因严重缺氧而窒息死亡。
１．２瓦斯在煤层内的赋存状态煤层瓦斯主要在煤变质阶段形成。
瓦斯在煤层或岩层中有三种存在状态：游离状态（自由状态）瓦斯、吸附瓦斯、吸收瓦斯。
瓦斯在煤体中存在状态处于动平衡之中，当外界压力降低或温度升高时，吸附瓦斯可以变为游离瓦斯，这种现象称为瓦斯的解析现象。
反之亦然。
在目前开采深度条件下，吸附瓦斯占大多数，其含量大小决定于瓦斯压力、煤层温度和煤质。
地质构造运动产生的高能量，破坏了煤层中原有的瓦斯赋存平衡状态，使得煤体中大量的吸附瓦斯向游离瓦斯转变，此时如煤体四周空间有限，围岩裂隙不发育，瓦斯扩散不出去，形成了较高压力的瓦斯富集区（瓦斯包），当采掘工作面接近这一区域时，瓦斯可能冲破煤壁阻力向工作面方向突出。
２煤体结构地质意义和物理力学内涵及其类型划分２．１煤体结构的地质意义适宜的成煤建造特征总体上控制煤与瓦斯的形成条件。
一般来讲，在三角洲、滨海平原等环境中形成的＊收稿日期．＇２００８—０３—０７作者简介：倪宏革（１９６７一），男，鲁东大学土木工程学院副院长，教授，博士。
矿井瓦斯防治(1)
划分依据：大多国家多采用相对瓦斯涌 出量作为划分依据。我国2001年以前也用的 是相对瓦斯涌出量。但相对涌出量受产量影 响大，仅用这一指标作为划分依据，不能直 观的反映出矿井瓦斯涌出量的真实大小和灾 害程度。
矿井瓦斯防治(1)
绝对涌出量很小、相对涌出量较大的矿 井可能被定为高瓦斯矿井；
矿井瓦斯防治(1)
同一煤层内瓦斯含量随深度增加而增大，倾 角越小，瓦斯运移路程越长，煤层瓦斯含量越大， 有露头，易排放，含量低。
④ 煤的变质程度 变质程度越高，生成瓦斯量越大，其他条件 相同时，瓦斯含量就越大。 ⑤ 煤层围岩的性质 围岩致密、完整不透气，易保存瓦斯。 ⑥ 水文地质条件 地下水活跃的地区，裂隙比较发育，且处于 开放状态，为瓦斯排放提供了通道，地下水在漫 长的地质历史时期，也可以带走大量瓦斯，降低 煤
qCH4=1440QCH4·n/T 式中qCH4——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t;
矿井瓦斯防治(1)
QCH4——矿井绝对瓦斯涌出量，m3/min; n——矿井瓦斯鉴定月的工作天数，d/m; T——矿井瓦斯鉴定月的煤炭产量，t/m。 两者之间关系如下：
qCH4= QCH4 /A A —— 矿井日产量 t/d 3.影响瓦斯涌出因素 （1）煤层的瓦斯含量及特性 含量大、涌出量大，煤层的透气好涌出大。
4.矿井瓦斯涌出量的一般规律
①封闭性断层两侧、岩溶陷落柱周围(封 闭的)、背斜地区瓦斯涌出量大。
②煤层由湿变干、由薄变厚、倾角小、 煤质由硬变软时，瓦斯涌出量大。
③煤层顶板为致密完整的岩层，其煤层 瓦斯涌出量大。
④地面大气压力下降或温度升高时，井 下瓦斯涌出量普遍增大。
矿井瓦斯防治(1)
⑤开采深度越深、开拓与开采范围越大，矿 井产量越大，瓦斯涌出量越大。
煤层瓦斯的生成与赋存
煤层瓦斯生成的过程
有机物分解
煤是由有机物在地下长期高温高压条 件下形成的，煤层中的有机物在细菌 和地温的作用下逐渐分解，释放出瓦 斯。
吸附解吸
煤具有吸附瓦斯的能力，当煤层中的 瓦斯压力达到一定值时，煤会将瓦斯 吸附在表面，当压力降低时，瓦斯会 从煤表面解吸出来。
影响煤层瓦斯生成的因素
01
02
03
煤层瓦斯赋存的状态
游离态瓦斯
游离态瓦斯以自由气体状态存在于煤的孔隙和裂隙中，其赋存状态受煤的孔隙率和裂隙发育程度控制 。
吸附态瓦斯
吸附态瓦斯被煤的表面所吸附，以物理吸附和化学吸附的方式存在，是煤层中瓦斯的主要赋存状态。
影响煤层瓦斯赋存的因素温度和力随着温度和压力的升高，煤层中瓦斯 的吸附能力增强，瓦斯含量增加。
煤层瓦斯在煤层中的赋存状态可以 分为游离态和吸附态，其中游离态 瓦斯在煤层中以气泡的形式存在， 而吸附态瓦斯则是被煤的微孔表面 吸附在煤的表面。
煤层瓦斯的组成
01 甲烷：是煤层瓦斯的主要成分，含量一般在80% 以上，最高可达95%。
02 二氧化碳：含量一般在1%左右，最高可达8%。 03 一氧化碳、氢气、氮气和水蒸气等：含量较低，
瓦斯安全问题
煤层瓦斯具有易燃易爆性，存在一定的安全风 险，需要加强安全管理。
环境保护问题
煤层瓦斯开发利用过程中可能对环境造成一定影响，需要采取环保措施。
煤层瓦斯开发利用的前景与展望
技术创新
未来，我国将继续加大煤层瓦斯开发利用技术研发力度，提高抽采 效率和瓦斯浓度。
产业升级
随着煤层瓦斯利用市场的不断扩大，将促进相关产业升级和产业链 完善。
煤层瓦斯的生成与赋存
contents
目录
瓦斯复习题
(1)地质资料z包括煤层露头，煤层底板等高线，裙皱轴，断层，煤层厚度，煤层顶板砂、泥岩分界线，构造煤的类型和厚度分布。
(2)瓦斯资料z包括动力现象发生点的位置、突出(倾出)煤量和瓦斯涌出量，尤其是采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量和抽放量。
A:0.007~0.012B:
0.013~0.014C:0.015~0.016
2、国内外大量研究和测定结果表明，煤层原始瓦斯含量一般不超过()旷/t，仅为成煤过程生成
瓦斯量的1I5~1/l0或更少。
A:15~25B:15~30C:20~30
3、()是决定煤层瓦斯含量大小的主要因素
A:
地质构造B:
煤的变质程度C;煤层倾角和露头D:
3-JL斯青量异常增高区今-瓦斯青量正常增高区
五计算题
1、已知某煤矿-400米(地面标高50米).曾测得煤层瓦斯压力为0.74MPa.该矿瓦斯风化带深度
H俨250m.该处的瓦斯压力WO.196MPa.试预测下水平-480米水平的煤层瓦斯压力。
Ho=250m.取P=0.196 MPa.瓦斯梯度为2
o
0.74-0.196
模块二z煤层瓦斯压力与瓦斯含量的测定
一、填空
1、煤层瓦斯压力是指赋存在煤层孔隙中的一一一----->>T表现出来的气体压力。
2、测量瓦斯压力的封孔方法分为两类，即
3、煤层瓦斯含量的大小最终取决于一一一和一一
4、煤层瓦斯含量包含两部分，即和。
5、煤层瓦斯压力测定方法分为两种一一、一一。
二.选择
1、我国各煤矿瓦斯压力随深度变化的实测数据，瓦斯压力梯度m一般在()MPa/m之间。
矿井瓦斯基础知识
1×10-6，地球表
面温度增加1℃。
对煤矿瓦斯进行抽 放并加以利用，可 以给煤矿带来较好 的经济效益。按我 国现有能耗标准， 煤层气相当于我国 约使用27 年的能 源。
二 煤层瓦斯赋存与含量
1 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。 成气过程分为两个阶段：
生物化学成气时期（泥炭化过程） 缺氧、低温（不超过650C）厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。 生成的瓦斯排放到古大气中。
巷道
压力表 测压钻孔
图 煤层瓦斯压力测定测
煤层
二 煤层瓦斯赋存与含量
主动测压法 钻孔封完孔后，通过钻孔向被测煤层充入补偿气体达到
瓦斯压力平衡而测定煤层瓦斯压力的测压方法。 补偿气体可选用高压N2、高压CO2或其他惰性气体。补偿
气体的充气压力略高于预计煤层瓦斯压力。 被动测压法
钻孔封孔后，通过被测煤层瓦斯的自然渗透，达到瓦斯 压力平衡而测定其瓦斯压力的测压方法。
煤化变质作用成气时期 沉降→压力与温度升高。高温、高压，
大量瓦斯散失，少量瓦斯存留，即为今天煤炭开采时涌出的瓦斯。
二 煤层瓦斯赋存与含量
2 煤层瓦斯赋存
瓦斯存在位置----煤中孔隙和裂隙。
丰城煤张扭裂隙，ห้องสมุดไป่ตู้大5400倍
鸡西煤的孔隙，放大720倍
二 煤层瓦斯赋存与含量
瓦斯存在状态：游离态和吸附态。 游离状态（气体，孔隙空间）（10~20%）。 吸附状态（非气体，孔隙的煤表面）（80~90%）
c)在距孔口0.5处用速凝水泥封孔，孔口用木楔固定； d)封孔24h后，安装压力表。
煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。
二 煤层瓦斯赋存与含量
安阳矿区二1煤层瓦斯赋存规律及控制因素分析
行构 造 区太 行 山断 隆 东侧 ， 持 于林 州市 西 山 山前 夹
大 断裂 与汤 东断 裂 之 间 ， 区域 地 质 构造 演 化 经 历 其
了基底 确立 、 盖层 形 成 、 断块 发展 ３个 阶段 。与 含煤 地 层相 关 的构造 演 化始 于加 里东 期 。该期 华北 板块 整体 抬 升 ， 太行构 造 区 中奥 陶 统 峰 峰 组 长期 遭 受 侵 蚀 ， 失志 留系 、 盆 系 及 石 炭 系 下统 ， 缺 泥 形成 一 自北 而 南层 位渐 低 的 古 风 化壳 。海 西 期 地壳 缓 慢 下 沉 ， 时有 脉 动 ， 风 化壳 上 普 遍 沉 积石 炭一 二 叠 纪 含煤 古 地层 ， 上部 的上 石盒 子组 顶 部 存 在 的假 整合 面标 志 有 着短 暂沉 积 缺 失 。燕 山早 期 华 北 板 块 向南 仰 冲 ，
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ａ ； ｃ ｕ ｒ ｎ ｅ ｒ ｇ ｌ ｒ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ａ ｔｒ ； １ ｏ ｌｓ ａ ｙ ｒ ｓ ｇ ｓ ｏ ｃ ｒｅ ｃ ｅ ｕ ａ ｉ ； ｏ ｔ ｌ ｇ ｆｃ ｏ ｓ Ⅱ ａ ｅ ｍ ｔ ｏ ｉ ｃ
安 阳矿 区位 于河 南 省 最 北壁矿 区接 壤 ， 始 太 行 山 ， 临 京广 铁 南 西 东 路 。矿 区南 北长 ３ ｍ， 西 宽 ２ ｍ， 积 约 ７ ９ ３ｋ 东 ３ｋ 面 ５
ｔｏ ． ｅ ｄ ｓ ｏ ｏ ｔ ｎ ｏ ａ ｉｔｉ ｕ ｉｎ ｉ ｏ ｔｏｌｄ ｂ ｅ ｌ ｇｃ ｌｃ ｎ ｉ ｏ ｓ Ａｃ ｏ ｄｉｇ ｔ ｔｕ ｔｒ ｖ ｌ ｉ ｎ ｉ ｉｎ Ｔｈ ｉｐｒ ｐ ｒｉ ｆｇ ｓ ｄ ｓｒｂ ｔｏ ｓ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ｙ ｇ ｏｏ ｉａ ｏ ｄ ｔ ｎ ． ｃ ｒ ｎ ｏ ｓｒ ｃｕ ｅ ｅ ｏｕｔ ｎ ｏ ｉ ｏ
瓦斯的赋存状态、影响瓦斯含量的地质因素
3）地质构造：
地质构造是影响煤层瓦斯赋存及含量的最重要条件之一。目前总的认为，封闭型地质构造有利于封存瓦斯，开放型地质构造有利于瓦斯排放。如断裂构造和褶曲构造。
① 断裂构造：通常张性断层，尤其是通达地表的张性断层，有利于瓦斯的排放；压性断裂不利于瓦斯排放，甚至有一定封闭作用。
② 褶曲构造：当顶板为致密岩层且未暴露地表时，一般在背斜瓦斯含量由两翼向轴部增大，在向斜槽部瓦斯含量减少。当顶板为脆性岩层具裂隙较多时，瓦斯容易扩散，因而背斜顶部含瓦斯减少，在向斜轴部瓦斯增加。
6）煤层埋藏深度：
煤层埋藏深度的增加不仅会因地应力增高而使煤层和围岩的透气性降低，而且瓦斯向地表运移的距离也增大，这两者的变化均朝着有利于封存瓦斯、而不利于放散瓦斯方向发展。
研究表明：当深度不大时，煤层瓦斯含量随埋深的增大基本上呈线性规律增加；当埋深一定值后，煤层瓦斯含量将会趋于常量。
这主要是因为，在一定范围内，随着煤化变质程度的增高，煤体内部因干馏作用而产生微孔隙越多，使煤的表面积增大。
2）煤层和围岩的透气性：
煤系地层岩性组合及其透气性对煤层瓦斯含量有重大影响。煤层及其围岩的透气性越大，瓦斯越易流失，煤层瓦斯含量就越小；反之，瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量就高。
煤中瓦斯80%~90%以上以吸附状态存在。
5．影响瓦斯含量的地质因素
瓦斯含量：是指自然条件下单位质量或体积煤体中所含的瓦斯量（包括游离瓦斯和吸附瓦斯），单位为m3/t。
煤层中瓦斯赋存状态
煤层中瓦斯赋存状态煤层瓦斯是一种常见的矿井灾害气体，其赋存状态对于矿井安全具有重要影响。
煤层瓦斯主要以游离态、吸附态和溶解态存在于煤层中。
了解煤层瓦斯的赋存状态，对于采取有效的防治措施和确保矿井安全具有重要意义。
一、游离态瓦斯游离态瓦斯是指煤层中自由存在的气体，它不与煤体发生物理或化学作用。
游离态瓦斯主要由甲烷组成，占瓦斯总量的90%以上。
游离态瓦斯主要存在于煤层孔隙中，其中包括煤层间隙、裂隙和孔隙等。
游离态瓦斯是矿井瓦斯爆炸的主要来源，因此在矿井开采中必须采取有效的排放措施，以确保矿井安全。
二、吸附态瓦斯吸附态瓦斯是指煤层中与煤体表面结合形成化学键或物理吸附力的气体。
煤层中存在大量的微孔和介孔，这些孔隙可以吸附大量的瓦斯。
吸附态瓦斯主要由二氧化碳、氮气、甲烷等组成，其中甲烷是最主要的成分。
吸附态瓦斯是煤层瓦斯储量的重要组成部分，也是煤层瓦斯的潜在储量。
在矿井开采中，吸附态瓦斯的释放量较少，但当煤体破裂或压力减小时，吸附态瓦斯会转化为游离态瓦斯，增加矿井瓦斯浓度，增加矿井的瓦斯危险性。
三、溶解态瓦斯溶解态瓦斯是指煤层中溶解在水中的瓦斯。
煤层中的地下水中溶解有大量的瓦斯，其中主要是二氧化碳和甲烷。
溶解态瓦斯是煤层瓦斯的另一种重要形式，它在煤层开采过程中会随着煤体的破碎和煤层水的排泄而释放出来。
溶解态瓦斯的释放速度与煤层水的排泄速度有关，当煤层开采速度较快时，溶解态瓦斯的释放速度也会相应增加。
因此，在矿井开采中必须采取有效的排水措施，以减少溶解态瓦斯的释放量，确保矿井安全。
煤层中的瓦斯主要以游离态、吸附态和溶解态存在。
游离态瓦斯是矿井瓦斯爆炸的主要来源，吸附态瓦斯是煤层瓦斯储量的重要组成部分，溶解态瓦斯是煤层瓦斯的另一种重要形式。
了解煤层瓦斯的赋存状态，对于制定有效的瓦斯防治措施和确保矿井安全具有重要意义。
在矿井开采中，要采取相应的措施，减少游离态瓦斯的积聚，控制吸附态瓦斯的释放，降低溶解态瓦斯的排放，以确保矿井的安全生产。
郑州矿区金龙井田二1煤层瓦斯赋存影响因素分析
均存在上部断距大 、 下部断距小的特点 ， 将军岭断
层 和菜 园沟断层 切过 了一 。 煤层 和二 。 层 ， 坏 煤 破 了煤 层 的连续性 ， 其他 断层 均未切 至二 煤层 。 井 田内小 型正断层 发育 ， 尔发 育逆 断层 ； 偶 断层 落差
一
井 田的主体部分为滑动构造 ，主要分布于井
２ １ 年第 ３ ００ 期
翟
华
郑州矿区金龙井田二 煤层瓦斯赋存影响因素分析
３ ９
比较 发育 ， 且在 滑面 之上 还发 育一 系列 正 断层 ， 而
造影 响 的钻 孔 瓦斯 含量 和 计 算 的瓦斯 含 量 如表 １
所示 。剔 除表 １中 １ １ 和 １ １ 孔 两 个异 常钻 １ ９孔 ３１
煤层顶板向下错动，上盘煤层变薄 ，下盘煤层变 厚 ， 板 常出现挠 曲现象 。 底
煤层 瓦斯赋存 受构造 、 深 、 埋 煤厚 及煤 质等 多 种 因素 的影 响 ， 是 由于这些 因素 的影 响 ， 正 使得 煤 层不 同 区域 瓦斯 含量大小 不 同 ，掌握 这些 因素 对 煤层 瓦斯赋存 的作 用 ，就 可 以有 效地 预测 未知 区 煤层 瓦斯赋 存情 况 。
田南 部 和西部 。根据 钻孔 资料 ， 动面位 于二 煤 滑 层顶 板 ， 状起 伏 ， 波 滑动 面之 下 岩层 相 对完 整 ， 破 碎 程度 较 弱 ； 在 滑 动 面之 上 ， 但 岩层 比较破 碎 ， 泥 岩一 般被搓 碎呈 透镜状 ， 砂岩一 般垂 直节 理 、 隙 裂
般为 ２ ４ｍ 小 断层 普遍 有顶 断 底不 断现 象 ， ～ ， 即
二 煤 层 埋 藏 深度 分 别 为 ４６６ 和 ３７９ ８．７ｍ ８．６ｍ， 甲烷含 量 分别 为 ２０ ３ 和 ２１ ／ ．７ｍ／ ｔ ． ｍ３。菜 园沟断 ０ ｔ
矿井瓦斯
2).保护范围 保护范围：指保护层开采后，在空间和时间上使危险层丧失突出危险 的有效范围。 （1）垂直保护距离 保护层与被保护层间的有效垂距:上：急<60m,缓：<50m
下：急<80m，缓：<100m
(2) 沿倾斜的保护范围 确定沿倾向的保护范围就是沿倾向划定被保护层的上、下边界(以冒 落角)。 (3) 沿走向的保护范围。 超前距一般不得小于两个 煤层之间垂直距离的两倍，
自然现象，它的机理还没有统一的见解，假说很多。多数人认为，突 出是地压、瓦斯、煤的力学性质和重力综合作用的结果。
三、突出的一般规律
1、突出多发生在一定的采深以后； 2、突出多发生在地质构造带、应力集中区； 3、突出的强度和次数，与煤层厚度、倾角、硬度、透气性等有关； 4、突出与瓦斯关系，瓦斯压力小含量低，可能发生突出。 4、突出大多发生在落煤、放炮工序 5、突出前有预兆
二、瓦斯喷出的预防
预防瓦斯喷出，首先要加强地质工作，查清楚施工地区的地质构造、 断层、溶洞的位置、裂隙的位置和走向、以及瓦斯储量和压力等情 况，采取相应的预防或处理措施。分为： 1、当瓦斯喷出量和压力不大时，黄泥或水泥沙浆等充填材料堵塞喷出
口；
2、当瓦斯喷出量和压力较大时，可能的喷出地点附近打前探钻孔，探 测、排放。
g g [(H2 H1 ) /(q2 q1 )]n
qm q0 ( H H 0 ) / gm
以煤层瓦斯含量为基础进行计算。
第四节
一、瓦斯喷出的分类
瓦斯喷出
瓦斯喷出：大量承压状态的瓦斯从煤、岩裂缝中快速喷出的现象。 根据喷瓦斯裂缝呈现原因的不同，可把瓦斯喷出分成： 地质来源形成的和采掘卸压形成的两大类。
（4）煤的瓦斯含量达到下列数值处：长焰煤1.0～1.5 m3/t（C.M.），
矿井地质因素对瓦斯赋存运移的影响与防治瓦斯的地质工作
强曼!整：且矿井地质因素对瓦斯赋存运移的影响与防治瓦斯的地质工作许万贵(七台河市茄子河区安全生产监督管理局，黑龙江七台河154600)脯蓦目瓦斯的形成和保存、运移同地质条件有密切关系，并受地质务件的制约。
台谋岩系对瓦期赋存的影响，煤层自身与瓦靳赋存分布的关系、煤曾埋深与瓦斯赋存的关系，地质构造因素与瓦斯分布的关系。
防治煤C岩，与瓦斯突出酌地质工作，要作好突出点的地质编录、编制突出点分布图、收集瓦斯地质预报资料、编制瓦斯突出预测图。
良镥阔】地质；瓦斯；赋存；运移’矿井开采深度的增加和开采强度的加大，矿井瓦斯涌出量急剧增加，瓦斯问题已成为阻碍矿井安全生产的突出问题。
瓦斯赋存运移与地质因素紧密相连，根据地质规律分析瓦斯赋存运移，有助于矿井安全生产。
1矿井地质因素对瓦斯赋存运移的影响瓦斯是在成煤过程中形成的，它的形成与成煤过程和成煤物质有着密切的联系。
而成煤作用本身就是各种地质作用的综合结果。
因此，瓦斯是地质作用的产物，瓦斯的赋存和运移受各种地质因素的影响。
瓦斯在煤层中主要存在于游离、吸附和吸收的赋存状态。
游离状态是指瓦斯以自由的气体状态赋存于煤和岩石的孔隙中中，可以自由运动，并遵循—般的气体运动规律，从压力大的地方向压力小的地方运移；煤和岩石中的游寓瓦斯含量，取决于孔隙度、裂隙度和它所承受的压力。
吸附状态是指由于瓦斯分子和固体分子之间的9"-7-弓I力，瓦斯分子被吸附在煤体和岩体的微孔隙表面，形成—种瓦斯薄膜，吸附瓦斯就是滞留在煤或岩石徽孔隙表面的气体：吸附能力又取决于煤的孔隙率、变质程度和外界温度以及压力。
吸收状态是指瓦斯分子进^煤的分子团中，与煤分子紧密地结合在一起，形成固溶体，这和气体被液体溶解的现象相似。
瓦斯在煤层中的赋存状态并不是一成不变的，而是处于动态平衡。
不同煤层、部位的地质经历不同，保存的瓦斯数量也不相同。
瓦斯的形成和保存、运移同地质条件有密切关系，并受地质条件的制约。
1,1含煤岩系对瓦斯赋存的影响1)瓦斯是地质作用的产物，作为一种地质实体，主要赋存在煤层中，而煤层赋存在含煤岩系之中：因此，含煤岩系的特征，是瓦斯形成和^果存的基础条件。
(完整版)瓦斯基础知识
压力的共同作用下，破碎的煤岩和瓦斯突然向采 掘空间抛出的异常动力现象。
四．瓦斯涌出量
2.瓦斯涌出量 1）绝对涌出量（QCH4）指单位时间内涌出
的瓦斯体积，m3/min、m3/d。 QCH4 =Q总×c m3/min 或QCH4 =Q总×c×60×24 m3/d 式中 Q总——矿井总回风量，m3/min C——矿井总风流中瓦斯浓度，%
（一）影响瓦斯生成量的因素 1）成煤前植物遗体中含有机质越多，杂质
越少，瓦斯生成量越多。 2）煤的变质程度越高，含固定碳越多，
瓦斯生成量越多。 3）按地质条件，煤田成煤越早，瓦斯生
成量越大。
三．煤层瓦斯含量
（二）影响瓦斯保存放散条件的因素 1.煤的性质 2.煤层赋存条件 3.围岩的性质 4.地质构造
m3/t，或绝对涌出量QCH4 ＞40 m3/min。 （3）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿
井：矿井在采掘过程中，只要发生过一次 煤与瓦斯突出。
低瓦斯矿井 高瓦斯矿井 双突矿井
相对瓦斯涌出量 qCH4
绝对瓦斯涌出量 QCH4
≤10 m3/t
且 ≤40 m3/min。
＞10 m3/t
或 ＞40 m3/min
只要发生过一次煤与瓦斯突出
划分瓦斯等级的目的: （1）确定稀释矿井瓦斯的供风标准； （2）确定矿井电气设备的选型； （3）确定检测瓦斯的周期（次数）； （4）确定特殊开采方法及其相应的管理制
度和处理措施。
五．瓦斯爆炸
（一）瓦斯爆炸机理
瓦斯爆炸实质是一种化学反应，其反应式如下：
1.煤的性质
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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）
1.3煤层瓦斯压力及其测定
10 ８ ６ ４ ２ ０ 200 400 600 800 1000
P = P0 + m(H — H 0 )
地质构造
地质构造
煤的变质程度
地质构造
决定 因素
§1 .2 煤层瓦斯生成和赋存
在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中， 有机物在隔绝外部氧气进入和温度不 超过65℃的条件下，被厌氧微生物分 解为CH4、CO2和H2O。泥炭时期埋 深不大，生成的瓦斯通过渗滤和扩散 排放到大气中，因此，生物化学作用 产生的瓦斯一般不会保留在煤层内。
随着煤系地层的沉降及所处压力和温 度的增加，泥炭转化为褐煤.有机物在 高温、高压作用下，处于变质造气时 期，挥发分减少，固定碳增加，生成 的气体主要为CH4和CO2。
煤层围岩性质 煤层赋存条件 水文地质条件
按应用范围分
按方法特 点分
直接方法
地勘方法
井下方法
间接方法
井下钻屑 解吸法(A)
井下钻屑 解吸法(B)
井下钻屑 解吸法(C)
仅适用于k<1 的煤层，要推 算取样损失量、 测定残存瓦斯 量，测定周期 长。
适应于所有煤层。 要推算煤样在取 样过程中的损失 量Q2、煤样解吸 测定终了后的残 不需要推算损失
瓦斯量和测定残
存瓦斯量,测定周 期仅15～30min
存瓦斯量Q3＋Q4。
采样
测定步骤
负压取样器
皂膜流量计
根据煤层瓦斯压力和煤的吸附等温线确定 煤的瓦斯含量
abp 1 10Kp n ( t s t ) X e 1 bp 1 0.31M ad k
含量系数法
采样
煤样吸附平衡
测定步骤
§1 .2 煤层瓦斯生成和赋存
生成过程：植物遗体→生物化学作用 （温度65℃以下、常压、埋深浅；生成 腐泥、泥炭，瓦斯）→煤化变质作用 （高温、高压、埋藏深；生成褐煤、烟 煤和无烟煤，瓦斯）
6
游离瓦斯
吸着状态 吸附瓦斯
吸收状态
带名 （从上到下） CO2-N2 N2 N2-CH4 CH4
气带成因 空气~生化成因 空气成因 变质成因 变质成因
CO2
N2
CH4
（按体积）%
20~80 0~20 0~20 0~10
（按体积）%
20~80 80~100 20~80 0~20
（按体积）%
0~10 0~20 20~80 80~100
在瓦斯风化带开采煤层时，煤层的相对 瓦斯涌出量达到2m3/t 煤层内的瓦斯组分中甲烷组分含量达到 80%（体积比） 瓦斯风化带 下部边界确定
辽北技师学院
第一章 煤层瓦斯的赋存与含量
1.1瓦斯概念及性质 1.2煤层瓦斯的生成和赋存 1.3煤层瓦斯压力及其测定 1.4煤层瓦斯含量及其测定
§1.1 煤层瓦斯的概念及性质
一、瓦斯的概念 矿井瓦斯：矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体总称，有时单独指甲烷。 二、矿井瓦斯性质 1.物理化学性质 （1）无色、无味、无毒的气体；能燃烧、会爆炸。 （2）渗透性与扩散性强；难溶于水；比空气轻，通风不良时易积存在巷道的顶部。 （3）甲烷是重要的能源之一，可做燃料和化工原料。 2.灾害性 （1）燃烧：混合空气CH4浓度＜5%，或＞ 15% ； （2）爆炸：混合空气CH4浓度5%～15%； （3）窒息：混合空气CH4浓度＞40%； （4）喷出或突出危险性：煤层瓦斯压力 ＞0.74MPa。 （5）温室效应：仅次于氟利昂，是CO2的25-30倍。
X α p
测定不同平衡瓦 斯压力下煤样解 吸瓦斯量
计算煤的瓦斯含 量系数α
根据煤的残存瓦斯含量推算煤层瓦斯含量 计算公式
当实测残存瓦斯含量≤3m3/tf： X0＝1.33Xc
当实测残存瓦斯含量＞3m3/tf： X0＝2.05Xc -2.17cc
技术关键
直接测定法与间接测定法的比较 直接测定法 间接测定