瓦斯含量测定方法和瓦斯抽放技术(终稿)

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煤层瓦斯参数测定方法和瓦斯抽放技术刘玉洲河南理工大学安全科学与工程学院摘要: 煤层瓦斯参数，包括煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力和煤层的透气性，是编制瓦斯地质图、矿井瓦斯治理和瓦斯抽放系统方案设计的重要参数。

本章从实用的角度出发比较系统地介绍了煤层瓦斯参数的测定方法和瓦斯抽放技术。

关键词: 煤矿, 瓦斯; 瓦斯含量测定; 瓦斯抽放 1 煤的吸附特性煤是一种包含有机质的岩石，它的有机物成分很复杂。

在电子显微镜下观察，煤的有机物质类似海绵体，具有一个庞大的微孔系统。

微孔直径从几埃到几十埃，微孔之间由一些直径只有甲烷分子大小的微小毛细管所沟通，彼此交织，组成超细网状结构，提供了很大的内表面积，有的高达 200m2／ g。

这种超细结构好象一个分子筛，能够容纳甲烷的分子，而不破坏它的化学结构，也就是说，瓦斯处于吸附和游离状态。

吸附瓦斯在一定的瓦斯压力下，吸附在微孔的内表面上，形成一个瓦斯吸附层，吸附很紧，瓦斯分子之间，也十分紧密，吸附层厚度可达 l-2 个瓦斯分子直径。

游离瓦斯就贮藏在微孔之中。

在烟煤中，这种微孔大致占总孔隙的 20-50％。

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由于煤的超细结构具有大量的内表面积，吸附大量的瓦斯，因而一吨煤的瓦斯含3。

量可以高达 50-60m1 . 1 煤吸附瓦斯的本质研究表明煤对瓦斯的吸附作用, 在一定瓦斯压力下乃是物理吸附, 其吸附热一般小于 20kJ / mol 。

煤表面的原子(它们的价力尚未达到完全饱和程度) 在其表面产生一种力场。

在这种力场的影响下, 周围的瓦斯分子比无力场存在时更易凝结。

瓦斯的凝结能力决定着它的被吸附能力, 煤分子对瓦斯气体分子的吸引力越大, 煤对瓦斯气体的吸附量越大。

煤分子和瓦斯气体分子之间的作用力由德拜(Debye) 诱导力和伦敦色散力(London Dispersion force) 组成, 由此而形成吸引势, 即吸附势阱深度 Ea (也称势垒) 。

自由气体分子必须损失部分所具有的能量才能停留在煤的孔隙表面, 因此吸附是放热的；处于吸附状态的瓦斯气体分子只有获得能量 Ea 才能越出吸附势阱成为自由气体分子, 因此脱附是吸热的。

瓦斯气体分子的热运动越剧烈, 其动能越高, 吸附瓦斯分子获得能量发生脱附可能性越大。

当瓦斯压力增大时,瓦斯气体分子撞击煤体孔隙表面的机率增加, 吸附速度加快, 瓦斯气体分子在煤孔隙表面上排列的稠密度增加。

吸附量与瓦斯压力的关系(吸附等温线) , 一般可用朗格缪尔

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2 瓦斯吸附影响因素及影响因素分析煤的吸附性的大小主要取决于

3 个方面的因素，即：

①煤结构、煤的有机组成和煤的变质程度；②被吸附物...

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