煤层瓦斯赋存讲解
煤层瓦斯赋存讲解
江安县煤矿有限公司瓦斯赋存及特征编制单位：生产技术科编制时间：2014年1月江安县煤矿有限公司煤层瓦斯赋存规律及特征一、矿井概况1、交通位置及隶属关系江安县煤矿有限公司江安县煤矿矿区位于宜宾市江安、兴文县交界处，江安县富安井田129～123号勘探线浅部，即江安县城160°方向直线距离约40km，距兴文县城（古宋）310°方向直线距离约15km。
行政区划隶属江安县五矿镇。
地理坐标：东经：105°05′44″～105°07′26″，北纬：28°23′16″～28°24′39″。
矿区中心点坐标：105°06′18″，28°23′53″。
矿山紧邻古（宋）～巡（场）主干公路（800m平距），东行18km达兴文县县城（古宋），西至珙县金沙湾火车站约57km，至宜宾市约120km，东至泸州市约240km，交通十分便捷，详见交通位置图1。
2、井型、开拓方式及生产能力江安县煤矿有限公司由原江安煤矿与芋禾湾煤矿整合而成。
2008年8月22日，四川省国土资源厅以“川采矿区审字（2008）第409号”批准整合后的江安煤矿煤矿划定的矿区范围由1～31号拐点坐标圈闭，面积为2.523km2，开采K2煤层，开采深度+370m至+50m。
矿井为斜井暗斜井开拓，根据煤层赋存情况、矿区范围和开拓布置，划分两个水平，即：矿井南翼为+215m水平，北翼为+285m水平。
同时根据井田煤层赋存状况和开采技术条件，煤层开采方式、机械化程度、年推进度、产量均衡等因素，沿煤层走向每800m左右划分一个采区，将全井田划分南北两翼，南翼为4个采区，北翼2个采区，全矿6个采区。
目前技改验收采区为二采区，也是矿井生产的主采区，技改验收结束后逐步布置三采区、四采区、五采区、六采区。
矿井设计生产能力为15万吨/年。
二、瓦斯根据宜宾市经济委员会《关于全市煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复》（宜市经煤[2012]4号文），经鉴定，江安县煤矿2012年矿井CH4绝对涌出量为4.84m3/min，相对涌出量为9.73m3/t，二氧化碳绝对涌出量3.47m3/min、相对涌出量17.99m3/t，属高瓦斯、高二氧化碳矿井。
煤层瓦斯赋存与含量
煤层瓦斯赋存与含量一、瓦斯的成因与赋存（一）矿井瓦斯的生成煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。
成气过程两个阶段一是生物化学成气时期；二是煤化变质作用时期。
（二）瓦斯在煤体内存在的状态煤体是一种复杂的多孔性固体，包括原生孔隙和运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自由空间和孔隙表面。
煤层中瓦斯赋存两种状态：•游离状态•吸附状态•吸着状态•吸收状态二、煤层中瓦斯垂直分带形成原因：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，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。
垂直分为四带：CO2- N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。
瓦斯风化带下界深度确定依据：可以根据下列指标中的任何一项确定。
（1）煤层的相对瓦斯涌出量等于2～3m3/t处；（2）煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%（体积比）；（3）煤层内的瓦斯压力为0.1～0.15MPa；（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.），气煤1.5～2.0m3/t （C.M.），肥煤与焦煤 2.0～2.5m3/t(C.M)，瘦煤 2.5～3.0m3/t(C.M.)，贫煤 3.0～4.0m3/t(C.M.)，无烟煤5.0～7.0m3/t(C.M.)（此处的C.M.是指煤中可燃质既固定碳和挥发分）三影响煤层瓦斯含量的因素煤的瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量（标准状态下的瓦斯体积），单位为m3/m3(cm3/cm3)或m3/t(cm3/g)。
煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。
主要影响因素：1、煤的吸附特性煤的吸附性能决定于煤化程度，一般情况下煤的煤化程度越高，存储瓦斯的能力越强。
2、.煤层露头煤层如果有或曾经有过露头长时间与大气相通，瓦斯含量就不会很大。
反之，如果煤层没有通达地表的露头，瓦斯难以逸散，它的含量就较大。
3、煤层的埋藏深度煤层的埋藏深度越深，煤层中的瓦斯向地表运移的距离就越长，散失就越困难4、围岩透气性煤系岩性组合和煤层围岩性质对煤层瓦斯含量影响很大。
煤层瓦斯赋存与流动理论
落实
4
煤层瓦斯资源特点
01
赋存丰富：煤层瓦斯资源广泛分布于世界各地的煤层中
02
易燃易爆：煤层瓦斯具有易燃易爆的特性，需要严格控制开采和利用过程中 的安全
03
污染环境：煤层瓦斯燃烧会产生大量的有害气体，对环境造成污染
04
资源价值高：煤层瓦斯是一种清洁能源，具有较高的资源价值和经济价值
煤层瓦斯燃烧：煤层中瓦斯浓度过高，遇到 火源发生燃烧
煤层瓦斯窒息：煤层中瓦斯浓度过高，导致 人员窒息死亡
煤层瓦斯灾害防治技术
01
通风技术：通过通风系统降低瓦斯浓
度，防止瓦斯积聚
02
抽采技术：利用抽采设备将瓦斯抽出，
降低瓦斯浓度
03
监测技术：通过监测设备实时监测瓦
斯浓度，及时发现瓦斯异常
04
防护技术：使用防护设备，如防爆设备、
03
煤层瓦斯流动速度与渗透率、压力 梯度等因素有关
04
煤层瓦斯流动受地层构造、断层等 地质条件影响
煤层瓦斯流动受采煤活动、注水等 0 5 工程活动影响
煤层瓦斯流动规律是预测瓦斯涌出 0 6 量、制定瓦斯治理措施的重要依据
影响煤层瓦斯流动的因素
煤层厚度：煤层 厚度越大，瓦斯 流动越容易
煤层渗透率：煤 层渗透率越高， 瓦斯流动越容易
煤层瓦斯赋存规律
煤层瓦斯赋存与煤层厚度、 煤质、煤层结构等因素有关
煤层瓦斯赋存具有明显的层 状分布特征
煤层瓦斯赋存受地层压力、 地温等因素影响
煤层瓦斯赋存与煤层开采过 程密切相关，开采过程中瓦 斯含量和分布会发生变化
煤层瓦斯含量影响因素
煤层厚度：煤层 厚度越大，瓦斯 含量越高
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。
煤层瓦斯赋存规律及突出特征
煤层⽡斯赋存规律及突出特征义煤集团伊川县涵利昌煤业公司与其周边矿井关系图、周边矿井⽡斯情况单位：义煤集团伊川县涵利昌煤业公司⽇期：2011年9⽉17⽇⼀、⽡斯赋存规律1.⽡斯地质单元内邻近矿井⽡斯含量测定涵利昌煤矿与新兴煤矿、天源煤业第⼋有限公司、国民煤业以及永昌煤业统属⼀个⽡斯地质单元。
其西侧为新兴煤矿，东侧由近及远分别为天源煤业第⼋有限公司、国民煤业以及永昌煤业。
河南理⼯⼤学煤矿安全⼯程技术研究中⼼在开展本项⽬前，曾经在本⽡斯地质单元内测定了⼤量的煤层⽡斯含量，测定结果见表1。
表1 邻近矿井煤层原始⽡斯含量由表1可以看出，测定地点的埋藏深度集中在420~520m范围内，测定的原煤⽡斯含量在6.11~9.54m3/t之间，平均为7.82m3/t；总体上看，煤层⽡斯含量⽐较⾼。
由表还可以计算出，天源⼋公司、国民煤业以及永昌煤业的100m⽡斯梯度分别1.51m3/t、1.58m3/t和1.58m3/t，由东向西，煤层⽡斯含量逐步增加，趋势明显。
2.煤层⽡斯含量测定煤层⽡斯含量是煤层⽡斯的主要参数。
本次测定采⽤直接法测定⼆1煤层的⽡斯含量，执⾏标准为《煤层⽡斯含量井下直接测定⽅法》(GB/T 2350-2009)。
开展预测⼯作期间，在矿井的采掘区域内，结合矿井实际，在副斜井11巷⼝⾄8巷⼝间共布置10个测点（⽡斯含量测点布置见图1），最深部测点标⾼为+310.8m，最浅部测点标⾼+479.3m，测点埋深处于110.7~279.2m之间。
采⽤煤层⽡斯含量的直接测定⽅法，共测定煤层原始⽡斯含量和⼯业分析10套，测定结果见表2。
测定结果表明，煤层⽡斯含量为1.09~3.89m3/t，最⼤值为3.89m3/t。
与单元内其他矿井实际测定的数据相⽐，由于测定地点埋深较浅，所测⽡斯含量较⼩。
图1 ⽡斯含量测点布置⽰意图本次井⽥范围内煤层⽡斯含量测定地点的标⾼在+479.3~+310.8m之间，最深标⾼为+310.8m，已经超出预测研究要求的最深开采标⾼，⽡斯含量测定地点和范围符合《防治煤与⽡斯突出规定》和《煤与⽡斯突出危险性区域预测⽅法》（GB/T 25216-2010）等相关要求。
深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征
深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征简介煤炭资源是我国主要能源资源之一，煤层瓦斯则是其中一种无形的能源资源。
深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征的研究，可以为煤层气开发提供理论依据和技术支撑，同时也可以为煤层气的安全生产提供重要参考。
本文将围绕深部煤层瓦斯的赋存规律及其涌出特征展开讨论。
深部煤层瓦斯赋存规律赋存形式煤层瓦斯的赋存形式一般包括两种，一种是吸附在煤体孔隙中，另一种是游离在煤层裂隙中。
在深部煤层中，由于地下水的压力增大以及煤体孔隙逐渐关闭等因素的影响，煤层瓦斯的主要赋存形式是游离气体。
吸附气体则占据了较少的比例。
煤性对瓦斯赋存的影响煤层瓦斯的赋存量与煤性有直接关系。
由于不同煤性的孔隙率和比表面积不同，因此不同煤性的煤层瓦斯赋存量也会有所不同。
一般来说，具有较高孔隙率和比表面积的煤层，其孔隙中的煤层瓦斯含量相对较高。
同时，煤层的厚度也会对瓦斯赋存量产生影响。
厚度较小的煤层由于煤体间的连通性较差，瓦斯的堆积容易导致局部区域的高压，进而影响其可开采性。
底板岩性对瓦斯赋存的影响在深部煤层中，底板岩性的不同也会对煤层瓦斯的赋存量产生影响。
底板岩性若是致密型岩石，则瓦斯无法透过岩石而向地面逸出，而会向煤层上部和两侧的煤体中渗透和堆积，从而增加其含量。
反之，底板岩性若为通透型岩石，则瓦斯会向地面逸出，导致其含量减少。
深部煤层瓦斯的涌出特征涌出类型深部煤层瓦斯的涌出类型通常分为两种，一种是常规涌出，另一种是突发涌出。
常规涌出是由瓦斯压力自然产生，较为稳定。
而突发涌出则是由于煤层瓦斯压力快速释放，可能会导致爆炸等灾害事件的发生。
涌出量深部煤层瓦斯的涌出量与煤层深度、煤性、地质构造等因素有关。
一般来说，随着煤层深度的增加，瓦斯的赋存量和压力会增大，从而导致涌出量增加。
此外，含有大量煤层气的煤层，其瓦斯的涌出量也会相应增加。
涌出过程深部煤层瓦斯的涌出过程是一个较为复杂的过程，涉及到煤层瓦斯的释放、扩散、迁移等环节。
第2讲 煤层瓦斯赋存
四、煤的瓦斯吸附性能
煤的吸附等温线 煤的吸附性通常用煤的吸附等温线表示。国内外大量的 试验表明，煤吸附瓦斯（甲烷）时，吸附等温线符合朗 格缪尔方程式：
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 1 2 3 压力（MPa） 4 5 6
孔隙率是决定煤的吸附、渗透和强度性能的重要因素； 通过孔隙率和瓦斯压力的测定，可以计算出煤层中的游
离瓦斯量；此外，孔隙率的大小与煤中瓦斯流动情况也
有密切关系。
三、煤的孔隙特征
孔隙大小测定方法
在煤的孔隙特征的研究中，较常见的研究方法有2种，即用 扫描电子显微镜观测煤表面孔隙特征、用压汞法测定煤体孔 隙大小。 压汞法：利用不同孔径的孔隙对压入汞的阻力不同这一特性， 根据压入汞的质量和压力，计算孔隙体积和半径。
四、煤的瓦斯吸附性能
煤的吸附性与温度的关系 煤的温度对煤的吸附能力有显著影响。在同一瓦斯压力下，温 度越高，煤的吸附瓦斯量越小。
X t X t1 e
n
n ( t1 t )
0.02 0.993 0.07 P
四、煤的瓦斯吸附性能
煤的吸附性与煤中水分的关系
煤中水分以多种状态存在着，但对煤吸附性影响最主要的 是吸附水分。由于煤对水蒸气的吸附能力比对瓦斯的吸附 能力大得多，故煤中含水时，煤的吸附瓦斯量将明显减小。 当前，煤的吸附等温线测定通常是对干煤样进行的。 当前国内外普遍应用的是爱琴格尔的经验公式：
一、煤层瓦斯的生成与组分
瓦斯成气过程
埋藏堆积及泥炭化作用
煤化作用
气体
烟煤 无烟煤
植物死亡
泥炭
褐煤
在煤化作用过程中，成煤物质发生了复杂的 物理化学变化，挥发份含量和含水量减少，发热 量和固定碳含量增加，同时也生成了以甲烷为主 的气体。。
矿井瓦斯赋存规律
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。
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
第2讲 煤层瓦斯赋存教材
《矿井瓦斯防治》课程第二讲
第四部分 煤的瓦斯吸附性能
四、煤的瓦斯吸附性能
煤对瓦斯的吸附
吸附是一种界面现象，是物理吸附、化学吸附和吸收的总
称。煤对瓦斯的吸附属于物理吸附。吸附力为范德华力，
煤吸附瓦斯是可逆过程，煤吸附的瓦斯量和脱附时解吸的 瓦斯量基本相同；
煤中除表面吸附瓦斯外，还存在吸收状态的瓦斯。所谓吸
2 cos r 1014 p
73540 r P
三、煤的孔隙特征
影响煤的孔隙特征的因素 煤的变质程度：随煤化程度加深，总孔隙体积先减 少，到焦煤、瘦煤达到最低，而后逐渐增加，至无烟 煤达最大。但微孔体积是随煤化程度的增加一直增长。 煤的破坏程度：破坏程度越高，煤的渗透容积就越 大，但破坏程度对微孔影响不大。 地应力：压性的地应力（压应力）可使渗透容积缩 小，压应力越高，煤体渗透容积缩小越多。而张性 应力（张应力）则可使裂隙张开，从而使渗透容积增大。 目前最有效的区域瓦斯治理方法：采动卸压瓦斯抽 采技术，正是利用降低地应力来增加煤层渗透率。
二、煤层瓦斯赋存状态与垂向分带
煤层瓦斯垂向分带
形成原因：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，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。
空气
-200m -400m -600m -800m
瓦斯
-1000m
二、煤层瓦斯赋存状态与垂向分带
煤层瓦斯垂向分带
二、煤层瓦斯赋存状态与垂向分带
煤层瓦斯赋存状态
游离瓦斯
吸着状态 吸附瓦斯
吸收状态
二、煤层瓦斯赋存状态与垂向分带
煤层瓦斯赋存状态
煤中瓦斯的赋存状态一般有吸附状态和游离状态2种。 在煤层赋存的瓦斯量中，通常吸附瓦斯量占80％～90％， 游离瓦斯量占10％～20％；游离瓦斯以自由气体形式存在 （孔径大于10nm）内；吸附瓦斯分为吸着状态与吸收状态； 在吸附瓦斯量中又以煤体表面吸着的瓦斯量占多数。
第1章 煤层瓦斯的赋存与含量
吸附容积与渗透容积之和称为总孔隙体积； 煤的孔隙率：煤中的总孔隙体积占煤的视体积的百分比，％。
Vp Va 1 100% 1
t p K , K1 p t t
式中：
Φ——煤的孔隙率，%；
Vp——煤中总孔隙体积，m3；
K ,K1——煤的孔隙率，m3/t， m3/m3 ； Va——煤的视体积（包括孔隙体积），m3；
38-68*
0.55
1.61
* 引用国外文献数据。表中数据：阶段产气量/累计产气量/(m3/t)
三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
1. 煤层甲烷逸散及气体渗透
N2 O 2
瓦斯风化带 CH4 甲烷带 CH4 CH4 CH4 CH4
12
三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
2. 煤层瓦斯的垂直分带特征
CO2-N2带
CO2 CO2
19
ρt,ρp——煤的真相对密度和视相对密度， kg/m3。
四、煤的孔隙特征
2. 煤的孔隙与表面积
单孔Vp↘，Ss↗ ΣVp<V, Ss>>S 煤中孔隙直径、表面积和孔隙体积的关系
孔隙类别 微微孔 微孔 小孔 中孔 合计 孔隙直径（nm） <2 2~10 10~100 100~1000 孔隙表面积（%） 62.2 35.1 2.5 0.2 100.0 孔隙体积（%） 12.5 42.2 28.1 17.2 100.0 20
四、煤的孔隙特征
3. 煤的比表面积
江西涌山煤矿煤的挥发分与比表面积的关系
煤层编号 挥发分 （%） 比表面积 （m2/g） 三21煤 7.52 三23煤 5.03 二煤 四煤 六煤
7.70
7.08
10.57
煤层瓦斯赋存及流动规律
煤层瓦斯赋存及流动规律摘要: 煤矿井下的瓦斯主要来自煤层和煤系地层，还与煤的成因息息相关。
瓦斯在煤层中的赋存状态一般有两种，即吸附状态和游离状态。
而煤层瓦斯含量实际上是指吸附瓦斯量和游离瓦斯量之和，其值的大小往往是评价煤层瓦斯储量和是否具有抽放价值的重要指标。
煤层瓦斯含量的多少主要取决于保存瓦斯的条件，而不是生成瓦斯量的多少，也就是说，不仅取决于煤质质量，而更重要的是取决于储存瓦斯的地质条件。
根据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。
另一方面，煤层是孔隙、裂隙结构组成的物质，瓦斯在孔隙中的流动主要是扩散,在煤层裂隙系统的流动属于渗透。
本文将对煤层瓦斯赋存及流动规律进行阐述，并作简单的分析。
关键词：煤层瓦斯赋存流动规律Coal seam gas occurrence and flow pattern Abstract: the coal gas mainly comes from coal and coal measure strata, it is closely related to the causes of coal. Gas in the coal seam occurrence state is generally has two kinds, namely the adsorption state and free state. And coal seam gas content actually refers to the amount of gas and free gas quantity, the sum of its value tends to be the size of the evaluation of coal seam gas reserves and is an important index of drainage value. Coal seam gas content depends mainly on save gas conditions, it is not how much the amount of generated gas, that is to say, not only depends on the quality of coal, but more importantly depends on the geological conditions of gas storage. According to current research argues that the main factors affecting gas content of coal seam are: coal gas storage conditions, regional geological structure and mining work. On the other hand, the coal seam is material composed of pore and fracture structure. Gas flow in the pore is mainly spread in the flow of the fissure system of coal seam belongs to penetration. This article willexplain coal seam gas occurrence and flow pattern, and make a simple analysis.Key words: coal seam gas , occurrence, flow ,pattern1.煤层瓦斯赋存影响因素瓦斯的生成、运移、赋存和富集,受地质条件的控制。
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。
煤层瓦斯赋存110317
2011-3-16
煤层瓦斯赋存
煤是天然的空隙裂隙体：空隙率一般为5~18%；
每克煤内空隙的表面积达20~200m2/g甚至更多。
鸡西煤的孔隙，放大 720 倍 丰城煤存在的状态 (1)游离状态(自由状态) 瓦斯以自由气体的状态存在于煤体的孔隙和裂隙中，呈现出压
一种状态，类似于气体溶解于液体的现象。 煤层赋存的瓦斯量中，通常吸附瓦斯量占80%~90%，游离瓦斯 量占10%~20%。
1－吸收瓦斯 2－游离瓦斯 3－吸着瓦斯
(3)两种状态的关系 在煤体中，吸附瓦斯和游离瓦斯在外界温度的压力不变的条件 下处于动平衡状态。 煤体中的瓦斯含量是一定的，但以游离状态和吸附状态存在的 瓦斯量是可以相互转化的。 当压力升高或温度降低时，一部分瓦斯由游离状态转化为吸附
状态，这种现象称为吸附。
如果压力降低或温度升高时，一部分瓦斯就由吸附状态转化为 游离状态，这种现象称为解吸。 煤层受到采动影响后，形成的压力梯度使瓦斯流动，煤体内瓦 斯压力的降低将促进解吸作用。
力，服从气体状态方程。
游离瓦斯量的大小与贮存空间的容积和瓦斯压力成正比，与瓦 斯温度成反比。
1－吸收瓦斯 2－游离瓦斯 3－吸着瓦斯
(2)吸附状态 吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，气体分子被紧 密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层。
吸收状态是瓦斯分子进入煤体胶粒结构与煤分子结合而呈现的
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江安县煤矿有限公司瓦斯赋存及特征编制单位：生产技术科编制时间：2014年1月江安县煤矿有限公司煤层瓦斯赋存规律及特征一、矿井概况1、交通位置及隶属关系江安县煤矿有限公司江安县煤矿矿区位于宜宾市江安、兴文县交界处，江安县富安井田129～123号勘探线浅部，即江安县城160°方向直线距离约40km，距兴文县城（古宋）310°方向直线距离约15km。
行政区划隶属江安县五矿镇。
地理坐标：东经：105°05′44″～105°07′26″，北纬：28°23′16″～28°24′39″。
矿区中心点坐标：105°06′18″，28°23′53″。
矿山紧邻古（宋）～巡（场）主干公路（800m平距），东行18km达兴文县县城（古宋），西至珙县金沙湾火车站约57km，至宜宾市约120km，东至泸州市约240km，交通十分便捷，详见交通位置图1。
2、井型、开拓方式及生产能力江安县煤矿有限公司由原江安煤矿与芋禾湾煤矿整合而成。
2008年8月22日，四川省国土资源厅以“川采矿区审字（2008）第409号”批准整合后的江安煤矿煤矿划定的矿区范围由1～31号拐点坐标圈闭，面积为2.523km2，开采K2煤层，开采深度+370m至+50m。
矿井为斜井暗斜井开拓，根据煤层赋存情况、矿区范围和开拓布置，划分两个水平，即：矿井南翼为+215m水平，北翼为+285m水平。
同时根据井田煤层赋存状况和开采技术条件，煤层开采方式、机械化程度、年推进度、产量均衡等因素，沿煤层走向每800m左右划分一个采区，将全井田划分南北两翼，南翼为4个采区，北翼2个采区，全矿6个采区。
目前技改验收采区为二采区，也是矿井生产的主采区，技改验收结束后逐步布置三采区、四采区、五采区、六采区。
矿井设计生产能力为15万吨/年。
二、瓦斯根据宜宾市经济委员会《关于全市煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复》（宜市经煤[2012]4号文），经鉴定，江安县煤矿2012年矿井CH4绝对涌出量为4.84m3/min，相对涌出量为9.73m3/t，二氧化碳绝对涌出量3.47m3/min、相对涌出量17.99m3/t，属高瓦斯、高二氧化碳矿井。
三、煤层情况1、可采煤层K2煤层（11号煤层）：位于龙潭组第二加三段近顶部，俗称“大汉炭、高炭”，据古宋勘探区详查地质报告位于12号煤层之下0.40～4.90m。
平均1.34m。
全勘探区煤层厚度0.64～6.04m，平均2.30m，局部段（127～123号勘探线间）含矸石一层，矸石厚0.1～3.64m，一般0.70m，岩性为粘土岩，除上述区段外，其于为单一结构煤层。
变异系数一般为45～50，属较稳定性煤层。
本矿区范围内煤层厚0.61～2.98m，平均厚1.33m；据矿山多年来采煤工程巷道揭露资料证实，煤层厚度及煤质变化沿走向和倾向上与井田详查时在127～123号勘探间有变薄的趋势和煤层分层现象吻合，其余为单一结构煤层。
煤层直接顶板为深灰、灰黑色炭质泥岩，含动物化石，间接顶板为砂质泥岩和泥岩；底板为深灰色砂质泥岩与粘土岩互层，常含深灰色隐晶质肾状菱铁矿。
2、局部可采煤层K1煤层（1号煤层）：俗称“细花炭”，上距K2煤层间距为98.5～107.88m，平均103.19m，下距硫铁矿层间距0.20~5.11m，平均2.08m；全勘探区煤层厚度为0～3.03m，平均0.72m，本矿区范围附近煤层厚度为0.34~1.48m，平均厚度0.75m，变化系数较大；因同K2煤层为不同的开拓系统，现已设置矿权开采，空间上与江安县煤矿呈上、下关系，平面上具相互重叠现象，故不在详述。
3、不可采煤层12号煤层：位子煤组顶部，据古宋勘探区详查地质报告上距长兴灰岩底界0.64～7.60m，平均1.49m，平面上分布于77号勘探线以南, 煤层厚度为0.12～2.00m，平均0.50m，本矿区范围内为薄煤线或炭质泥岩。
9号煤层：俗称“小汉炭”，上距K2煤层间距平均约11.0m，下距“细花炭”K1煤层平均间距92.34m；据古宋勘探区详查地质报告煤层厚度为0～据矿山多年来采煤工程巷道揭露资料证实，煤层厚度及煤质变化沿走向和倾向上与井田详查时在127～123号勘探间有变薄的趋势和煤层分层现象吻合，其余为单一结构煤层。
煤层直接顶板为深灰、灰黑色炭质泥岩，含动物化石，间接顶板为砂质泥岩和泥岩；底板为深灰色砂质泥岩与粘土岩互层，常含深灰色隐晶质肾状菱铁矿。
4、局部可采煤层K1煤层（1号煤层）：俗称“细花炭”，上距K2煤层间距为98.5～107.88m，平均103.19m，下距硫铁矿层间距0.20~5.11m，平均2.08m；全勘探区煤层厚度为0～3.03m，平均0.72m，本矿区范围附近煤层厚度为0.34~1.48m，平均厚度0.75m，变化系数较大；因同K2煤层为不同的开拓系统，现已设置矿权开采，空间上与江安县煤矿呈上、下关系，平面上具相互重叠现象，故不在详述。
4、不可采煤层12号煤层：位子煤组顶部，据古宋勘探区详查地质报告上距长兴灰岩底界0.64～7.60m，平均1.49m，平面上分布于77号勘探线以南, 煤层厚度为0.12～2.00m，平均0.50m，本矿区范围内为薄煤线或炭质泥岩。
9号煤层：俗称“小汉炭”，上距K2煤层间距平均约11.0m，下距“细花炭”K1煤层平均间距92.34m；据古宋勘探区详查地质报告煤层厚度为0～1.18m，平均0.59m，可采区段位于87～99号勘探线之间；本矿区范围内煤层厚0.24～0.38m，平均0.32m，为不可采煤层。
煤层顶板为灰色薄至中厚层状砂质泥岩、局部为泥岩和粉砂岩；底板为灰色泥岩，间接底板为泥岩、粉砂岩或细砂岩。
4号煤层：俗称“双连子”，上距“小汉炭”平均间距约77.11m，下距“细花炭”K1煤层平均间距15.00m；据古宋勘探区详查地质报告为较稳压的不可采煤层；本矿区范围内煤层厚0.14～0.31m，平均0.23m，为不可采煤层。
四、K2煤质特征在目前开采技术条件下，本矿主要可采煤层为K2煤层，为无烟煤，以光亮～半光亮块状为主，煤层中间含有一层0.3～3米厚的夹矸，煤层比重为1.5。
经鉴定：井田内各个煤层的煤尘均不具有爆炸危险性、煤层自燃发火倾向性为二类。
五、地质构造及控制特征1、矿区地质构造演化及分布特征矿区所处大地构造位置属四川台坳与上扬子台褶带交汇地段。
珙长背斜为区内主要构造，背斜主轴呈北西～南东向展布，长约80Km，宽约20 Km，北翼陡（40～60°），南翼缓（10～40°），是一个较复杂的不对称短轴复式大背斜。
背斜轴部及两翼，次级褶皱和断裂较发育（详见区域构造示意图2）。
（1）、区域地层本区内除二叠系上统峨眉山玄武岩组为火山喷发岩外，均为沉积岩。
区域内地层露头良好，出露层序由老至新为寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和第四系；缺失泥盆系和石炭系地层；二叠系上统峨眉山玄武岩由西向东在长宁洞底和珙县底硐一线尖灭，各系组地层分布情况及主要岩性、厚度和接触关系见表2-1。
2、井田地质构造及分布特征矿区主要构造形为尖岗山背斜及七郎坳向斜，在背斜及向斜核部及两翼，伴生次级断裂构造。
（1）褶皱西起金银山，由牛角湾向东经尖岗山、大湾沟、达川祖庙后即出勘探区，区内长8500m。
往东延伸即为高木顶背斜。
该背斜轴部宽缓，轴向近EW，中部稍向南凸出，向东倾状，倾伏角8°。
两翼地层走向与轴向基本平行，倾向S、N，倾角北翼稍陡，为20°～35°，北端边界深部达60°，南翼倾角为15°～25°。
(2)、七郎坳向斜位于尖岗山背斜之南，由海子湾向西经团山包、坟弯头、新高村而出本区（区内长5500m）向东延为正EW向的凤凰山向斜。
向斜轴部较为宽缓，轴向N65°W，向东倾伏，倾伏角为10°。
向斜南翼地层走向N55°W，倾向NE，倾角较北翼稍大，为20～35°，向斜北翼即为尖岗山背斜南翼。
(3)、断层富安井田内揭露和发现的有F35、F36、F41、F44、F45等五条地表断层，其中F41、F45断层位于本矿区内，北西有F41大型逆断层，该逆断层呈近东西向展布，倾向北，延长2km以上，对煤层具破坏作用，但对本矿煤层影响小；在东南部有F45断层，为走向北东向，倾向北西的逆断层，走向长500m，对本矿煤层影响小。
除此之外，矿区内尚有较多的隐伏断层，对煤层有较大影响。
北东侧地层向北倾斜，南东侧地层向南倾斜，西侧地层向东南倾斜。
岩石节理裂隙较发育，总体上该矿山地质构造属中等类型。
3、构造煤发育及分布特征构造煤厚度无实测资料记录4、地质构造对瓦斯赋存的控制两翼地层走向与轴向基本平行，倾向S、N，倾角北翼稍陡，为20°～35°，北端边界深部达60°，南翼倾角为15°～25°。
轴线以南构造稳定，矿区范围基本回采；轴线以北西有F41大型逆断层，属江安县新益煤矿，目前以关闭；在东南部有F45断层，为走向北东向，倾向北西的逆断层，走向长500m，该处断层半有次生断层，虽有裂隙，但均为封闭状，也容易形成瓦斯积聚。
六、矿井瓦斯地质规律1、断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响瓦斯是生于煤层、赋存于煤层或围岩中的气体地质体，只要开采煤层就有瓦斯涌出来。
它的生存条件、运移规律以及赋存、分布规律都受着极其复杂的地质作用控制，瓦斯地质规律是进行煤与瓦斯突出危险性预测和瓦斯涌出量预测的关键，是瓦斯地质图编制的基础。
富安井田内揭露和发现的有F35、F36、F41、F44、F45等五条地表断层，其中F41、F45断层位于本矿区内，北西有F41大型逆断层，该逆断层呈近东西向展布，倾向北，延长2km以上，对煤层具破坏作用，瓦斯在煤层中是有压力的，因而不断运移和排放，其运移和排放的速度与围岩和煤层的渗透性有关。
煤层顶板为砂岩，孔隙、裂隙发育，瓦斯排放条件好。
煤层中的瓦斯含量小。
煤层直接顶板为深灰、灰黑色炭质泥岩，含动物化石，间接顶板为砂质泥岩和泥岩；底板为深灰色砂质泥岩与粘土岩互层，常含深灰色隐晶质肾状菱铁矿，透气性不好，易于瓦斯保存。
矿井地层受构造影响，地层平均倾角为7°～ 10°，基岩厚度对瓦斯影响不大。
2、岩层陷落对瓦斯赋存的影响通过地质部门勘探资料查证及矿井历年开采经验，矿区内无岩层陷落，故无岩层陷落对瓦斯赋存的影响。
3、瓦斯含量分布及预测研究2013年5月16日我矿委托川南矿山安全仪器计量检定站通风实验室对我矿不同区域K2煤层瓦斯含量进行了测试，其测试结果如下：以上数据为各作业地点测试平均值七、矿井瓦斯涌出量预测（一）矿井瓦斯涌出资料统计及分析1、K2煤层不同采区的瓦斯涌出特征K2煤层位于龙潭组第二加三段顶部，根据202地质队提供资料在井田普查～详查时在井田范围内共采集K2煤层瓦斯样36件,从测试成果可以看出，浅部瓦斯含量最高的是123-44号钻孔，煤层埋深298.05m，标高+293.01m，瓦斯含量16.54毫升/克可然物，该点瓦斯含量高，其原因可能与构造有关（位于尖岗山背斜軸上）；从全区看煤层瓦斯含量的变化，从浅到深，瓦斯含量在标高+200 m左右，约12毫升/克可然物，标高+0 m 左右，约21毫升/克可然物，标高一200 m左右，约21毫升/克可然物；根据拟合的线性方程计算，全区平均瓦斯变化梯度为36.95米/毫升/克可然物，平均瓦斯增长率为2.87毫升/克可然物/100米。