《矿井瓦斯防治》ppt分解

矿井通风与灾害防治 矿井瓦斯防治
陕煤化铜川培训中心 刘斌
第一章：矿井瓦斯基础知识
一、瓦斯的含义
瓦斯又叫沼气（CH4），其化学名称叫甲烷，
人们常说的瓦斯有广义和狭义之分：
狭义——专指沼气。如煤矿安全规程中规定
的瓦斯浓度指标、甲烷传感器、便携仪、断电仪 显示的数据等，是狭义的。 广义——矿井环境中以沼气为主的有毒有害 “混合气体”（CO、CO2、H2S）的总称。如讲 盲巷不准进、里面有瓦斯，是广义之称。
（3）溶解于水中（长久地质年代过程中）；
（4）逸散于大气中（从煤层露头）。
四、煤层瓦斯赋存的垂直分带性
煤层瓦斯主要成分：CH4、CO2、N2。
形成原因：当煤层直达地表或直接为透气
空气
性较好的第四系冲积层覆盖时，由于煤层 CO2-N2
中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透， -400m
-600m 使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。 CH4 -800m N2 -200m
丁烷、戊烷等）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、
二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等。
由于甲烷（俗称沼气）是矿井瓦斯的主要
成分，因而人们习惯上所说的瓦斯，通常指甲
烷而言。
三、瓦斯（既甲烷）的成因 甲烷是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生 成的。 两个阶段： （1）生物化学阶段（从植物遗体到泥炭） 4C6H10O5 = 7CH4 + 8CO2 + C9H6O +3H2O 特点：埋藏浅，覆盖层胶结不好，煤层保存 气体少。
二、甲烷的性质 甲烷（CH4）是一种无色、无臭、无味、无毒 比空气轻微溶于水、扩散性很强的气体，易于
在矿山巷道顶部、上山掘进工作面和顶板冒落
空洞处积聚；甲烷本身无毒，但不能供人呼吸，
不助燃，与空气混合到一定浓度后，遇到高温
热源时能燃烧或爆炸。
矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷 (CH4) ，其次是二氧化碳 (CO2) 和氮气 (N2) ，还 含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、
特点： （1）碳化过程生成的大量气体。 初期：主要为 CO2 ， CH4 不多。随着碳化程度的提
高，CO2减少，CH4增多，同时生成重烃。
（ 2 ）碳化的同时，煤的物质分子式、结构发生
变化；
（3）因覆盖层增厚，生成的气体大多得以保存。
但煤层瓦斯含量远小于生成量。
减少的原因：
（1）地质构造运动；
（2）运移到适于贮存地点，形成气藏；
2、煤层的埋藏深度:决定煤层瓦斯含量的主要因素。 3、地质构造：影响煤层瓦斯含量最重要因素之一 （褶曲构造、断裂构造、） 4、煤层倾角和露头：煤层埋藏深度相同，煤层倾 角越大，越有利于瓦斯运移和排放；煤层有露头， 有利于瓦斯的逸散。 5、煤的变质程度：煤的变质程度越高，生成瓦斯 量越大。 6、煤层围岩性质： 7、水文地质条件：
3
5
4
瓦斯在煤体内的存在状 态示意图 1 游离瓦斯； 2 吸着瓦斯； 3 吸收瓦斯； 4 煤体； 5 孔隙
六、影响煤层瓦斯赋存及含量的主要因素
煤层瓦斯含量的大小，除了与成煤过程中瓦
斯的生成量的多少有关外，主要取决于煤生成后 瓦斯的逸散和运移条件，以及煤保存瓦斯的能力， 所有这些最终都取决于煤田地质条件和煤层赋存 条件，主要影响因素有以下几类： 1 、煤田地质史：地层的上升与下降，加强与缓 解瓦斯的逸散。
（2）变质阶段（从泥炭到烟煤） 4C16H18O5 = C57H56O10 + 4CO2 + 3CH4 + 2H2O（泥炭 -褐煤） C57H56O10 = C54H42O5 + CO2 + 2CH4 + 3H2O（褐煤烟煤） C54H42O5 = C13H4 + 2CH4 + H2O （烟煤-无烟煤） 矿井内的甲烷一般主要来自开采煤层和顶底板的 邻近煤层既煤线，少量来自煤岩层。
划分的意义：掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌 出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。 3 q 2 ~ 3 m /t CH 4 规律：① 瓦斯风化带内， 涌出量与深度之间无规律 性。 ② 瓦斯风化带内，无突出危险性。 ③ 在CH4带内， X CH 4 H 吸赋状态
N2-CH4
瓦斯
-1000m
四带： CO2- N2带、 N2带、 N2—CH4带、 CH4带。 现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带。
CO2－N2带 N2带 N2－CH4带 瓦斯风化带 瓦 斯 垂 直 分 带 性
CH4带
煤层垂向各带气体组份表
名 称 气带成因 N2 CO2— N2 带 N2 带 N2—CH4 带 CH4 带 生物化学—空气 空气 空气—变质 变质 20～80 ＞80 ～80 20 瓦斯成分 % CO2 20～80 10～20 10～20 10 CH4 10 20 ～80 ＞80
七、矿井瓦斯涌出量及涌出形式
矿井瓦斯涌出：矿井建设和生产过程中煤岩体
遭受到破坏，储存在煤岩体内的部分瓦斯将会离开
煤岩体释放到井巷和采掘工作面空间的这种瓦斯释
放现象。
1、矿井瓦斯涌出形式分为：普通涌出和特殊涌
出两种形式。
2、矿井瓦斯涌出的来源：掘进区瓦斯（巷道煤壁、
工作面煤壁、采落煤炭）、采煤瓦斯（瓦斯来自
八、影响矿井瓦斯涌出量的主要因素
1、自然因素：煤层的瓦斯含量（决定因素）、
开采深度（正比关系、邻近煤层的影响）、地面
大气压的变化（采空区、塌冒处）
2、开采技术因素：开采强度和产量、开采顺序
和回采方法、风量的变化
九、矿井瓦斯等级划分 《 煤矿安全规程》根据矿井相对瓦斯涌出量（q 相）、矿井绝对瓦斯涌出量（q绝）和瓦斯涌出形式 三项指标，把矿井瓦斯等级划分为三个等级： 瓦斯矿井：q相≤10m3/t，且q绝≤40 m3/min。 高瓦斯矿井——q相＞10m3/t，或q绝＞40 m3/min。 煤与瓦斯突出矿井——具有煤（岩）与瓦斯（二氧 化碳）突出危险性矿井。 矿井瓦斯等级越高，防治难度就越大，对矿井安全 生产威胁也就越大。
开采层本身、瓦斯来自围岩和邻近煤层）、采空
区瓦斯（取决于煤层赋存条件、顶板管理方法、
采空区面积大小和管理状况、漏入采空区风流风
量的多少 28 ）、采落煤炭放散瓦斯（煤的瓦斯含
量、落煤的块度、落煤的停留时间、落煤沿风流 的运输方向）。
3、矿井瓦斯涌出量的表示方法：绝对瓦斯涌出 量（单位时间内涌进采掘空间的瓦斯数量，单 位：m3/min,m3/d）；相对瓦斯涌出量（在矿井 正常生产条件下，月平均日产1t煤所涌出的瓦 斯数量，单位：m3/t）