第1章 煤层瓦斯的赋存与含量
矿井瓦斯防治及粉尘防治课件
第一章矿井瓦斯防治矿井瓦斯从广义上说是井下有毒有害气体的总称。
它的主要成分通常是以甲烷（沼气）为主的烃类气体。
它的来源一般分为四个方面：一是在煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井的气体；二是生产过程中生成的气体，如放炮时产生的炮烟、充电过程产生的氢气；三是井下空气与煤岩、支架和其它材料之间的化学或生物化学的反应生成的气体；四是放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡（Rn）及惰性气体氦。
第一节矿井瓦斯的生成与赋存一、矿井瓦斯的生成煤层瓦斯的来源主要是煤层和煤系地层，它主要是腐植型有机物在成煤过程中生成的。
一般分为两个成气时期：一是从植物遗体到形成泥炭属于生物化学成气时期；二是地层在高温高压作用下从褐煤到无烟煤属于煤的化学作用成气时期。
瓦斯生成的多少主要取决于原始母质的组成和煤的化学作用所处的阶段。
二、煤层瓦斯的赋存煤层进过漫长的地质年代煤化过程生成的瓦斯，在其压力和浓度差的驱动下进行运移，其中大部分脱离产气煤层排放到古大气中；当在运移中遇到良好的圈闭和储存条件下时，会聚集起来形成天然的气藏。
留存在现今煤层中的瓦斯，仅是其中的一小部分（占3%—24%）。
煤层瓦斯含量的多少，主要取决于封闭条件。
如煤层埋藏深度、煤层与围岩的透气性、地质构造与存储条件。
如煤的吸附能力、孔隙率、含水程度、温度与压力等。
三、瓦斯的存在状态瓦斯在煤层或岩层中存在的状态有两种：一种叫游离状态；另一种叫吸附状态。
游离瓦斯存在于煤层、岩层的裂隙或空洞中，它可以自由地从煤层或岩层的裂隙中散放出来。
吸附瓦斯是指被吸附在煤体或掩体孔隙壁上，形成一个极薄的薄膜或进入煤体内部，瓦斯分子与煤的分子之间由于引力作用，紧密的吸附着。
以吸附状态存在的瓦斯含量大小，决定于煤的孔隙结构特点、瓦斯压力、煤的温度和湿度等。
据估算，在天然条件下，煤体中以吸附状态储存的瓦斯约占90％，而以游离状态存在的瓦斯的约仅占10％。
这说明瓦斯绝大多数是以吸附状态存在。
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。
防治煤与瓦斯突出细则--2019版
防治煤与瓦斯突出细则第一章总则第一条为加强防治煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出（以下简称突出）工作（以下简称防突工作），预防煤矿事故，保障从业人员生命安全，根据《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国矿山安全法》《煤矿安全规程》等，制定本细则。
第二条煤矿企业、煤矿和有关单位的防突工作，适用本细则。
第三条突出煤层是指在矿井井田范围内发生过突出或者经鉴定、认定有突出危险的煤层。
突出矿井是指在矿井开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。
第四条煤矿企业主要负责人、矿长是本单位防突工作的第一责任人。
有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置防突机构，建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。
突出矿井应当建立突出预警机制，逐步实现突出预兆、瓦斯和地质异常、采掘影响等多元信息的综合预警、快速响应和有效处理。
第五条有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当依据本细则，结合矿井开采条件，制定、实施区域和局部综合防突措施。
区域综合防突措施包括下列内容：（一）区域突出危险性预测；（二）区域防突措施；（三）区域防突措施效果检验；（四）区域验证。
局部综合防突措施包括下列内容：（一）工作面突出危险性预测；（二）工作面防突措施；（三）工作面防突措施效果检验；（四）安全防护措施。
突出矿井应当加强区域和局部（以下简称两个“四位一体”）综合防突措施实施过程的安全管理和质量管控，确保质量可靠、过程可溯。
第六条防突工作必须坚持“区域综合防突措施先行、局部综合防突措施补充”的原则，按照“一矿一策、一面一策”的要求，实现“先抽后建、先抽后掘、先抽后采、预抽达标”。
突出煤层必须采取两个“四位一体”综合防突措施，做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标，否则严禁采掘活动。
在采掘生产和综合防突措施实施过程中，发现有喷孔、顶钻等明显突出预兆或者发生突出的区域，必须采取或者继续执行区域防突措施。
第七条突出矿井发生突出的必须立即停产，并分析查找原因；在强化实施综合防突措施、消除突出隐患后，方可恢复生产。
瓦斯(基础知识1)
式中 Qg－绝对瓦斯涌出量， m3/min； Q－风量， m3/min；
C－风流中的平均瓦斯浓度，％。
第三节 矿井瓦斯涌出
（2）相对瓦斯涌出量 — 平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是 m3/t 。
qg=Qg/A 式中：qg － 相对瓦斯涌出量，m3/t；
其单位为m/(m3/t)。瓦斯涌出量梯度愈小，矿井瓦斯涌出量 随深度增加的速度愈快。 （3）、计算公式
gm=[(H2-H1)/(q2-q1)]n 式中: gg－瓦斯涌出量梯度，m/（m3/t）或t/m2；
H1、H2－甲烷带内的两个已采深度，m； q1、q2－对应于深度H1、H2的相对瓦斯涌出量，m3/t；
（1）鉴定时间和基本条件 矿井瓦斯等级的鉴定工作应在 正常生产的条件下进行。
（2）测点选择和测定内容及要求。 （3）矿井瓦斯等级的确定。
第三节 矿井瓦斯涌出
七、矿井瓦斯涌出量预测 瓦斯涌出量的预测：指根据某些已知相关数据，按照一
定的方法和规律，预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量的 工作。 1、矿山统计法
式中：kg－给定时间内瓦斯涌出不均系数； Qmax－该时间内的最大瓦斯涌出量，m3/min； Qa－该时间内的平均瓦斯涌出量，m3/min；
第三节 矿井瓦斯涌出
六、矿井瓦斯等级 1、矿井瓦斯等级划分
依据：按照平均日产一吨煤涌出瓦斯量（相对瓦斯涌出 量）和瓦斯涌出形式，划分为： • 低瓦斯矿井：10m3及其以下； • 高瓦斯矿井：10m3以上； • 煤与瓦斯突出矿井。 2、矿井瓦斯等级鉴定
Qg － 绝对瓦斯涌出量，m3/d；
A － 日产量，t/d 说明：相对瓦斯涌出量单位的表达式虽然与瓦斯含量的相同， 但两者的物理含义是不同的，其数值也是不相等的。
瓦斯含量测定及赋存规律研究——以保德煤矿8#煤层为例
图1 8#煤层瓦斯含量W与埋藏深度H关系图
煤层瓦斯含量随煤层埋藏深度增长梯度为
煤层原始瓦斯含量与残存量的实测数据，还可以回归得到残存量与煤层原始瓦斯含量的关系。
煤层底板等高线图及煤层井上下对照图为基础，根据分析得到的瓦斯含量分布规律并结合煤层埋藏深度的统计规分带特性可能出现以下两种缺带情形：一是氮气带处于煤层的最浅部，二是氮气～甲烷带处于煤层的最浅部。
对照煤层瓦斯垂直分带划分标准可以看出：煤层瓦斯中甲烷成分平均为55.43%；二氧化碳成分平均为
平均为34.45%。
对照分带示意图可以推测出深部区
进入了氮气～甲烷带中，并有可能向甲烷带过渡。
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。
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。
防突细则解读
= 纯煤瓦斯含量 × 纯煤含量系数 × 水影响系数 × 温差影响系数
=
×
×
×
朗缪尔方程式
煤层含可燃基的比例
a—吨煤极限吸附瓦斯量
（一般为13 ～ 60 m3/t ）
Ad——煤的灰分（%） Mad——煤的水分（%）
b—吸附敏感梯度
（当煤含50%的 a时，瓦斯压 力的倒数，0.5 ～ 5.0 Mpa-1 ）
现象，称为煤（岩）与瓦斯突出，简称突出。
瓦斯喷
大量瓦斯气体携带少量煤岩
喷出
喷出
煤岩瓦 斯突出
煤与瓦斯(CO2)突出 岩石与瓦斯(CO2)突出
2)
按 特 征 分
煤岩 压出
煤岩整体位移 煤岩压出 煤岩挤出
类
煤岩
煤的冲击地压
冲击
岩爆
煤岩 垮落
煤岩倾出 煤岩垮塌(冒顶、片帮)
煤岩瓦斯突出、煤岩整体位移、煤岩压出、煤岩倾出等合称为煤（岩） 与瓦斯（CO2）突出
瓦斯主导：具有明显的气体喷射动力学特征
瓦斯与应力共同作用：分选性强，瓦斯涌出
量大
应力主导：较软煤岩，吨煤瓦斯涌出大于30m3
且有孔洞为压出、无孔洞为整体位移；吨煤瓦斯 涌出≤ 30m3为挤出，无冲击
应力主导：较硬煤岩及顶底板，伴随煤岩抛射，
具有弱、强冲击倾向性
重力主导：自然堆积，伴随瓦斯涌出，吨煤瓦
①突出煤层鉴定为非突出煤层的，在开拓新水平、新采区或采深增加超 过 50m，或进入新的地质单元时，应重新突出煤层危险性的鉴定。
核酸检 测阴性
②采掘工作面正常生产中，自我重启鉴定。
《细则》十四条：
采掘作业前方煤体 有下任一情形的： ①P ≥0.74Mpa； ② P ≥0.50Mpa且
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
瓦斯爆炸的原因及防治措施讲解
摘要○1本论文介绍了矿井瓦斯的基本知识，包括瓦斯的生成。
瓦斯爆炸的原因、条件、经过及其瓦斯防治的措施、排除等相关内容。
○2该论文的出发点是为解决山西柳林福山国际能源公司寨崖底煤矿11盘区瓦斯排除，杜绝瓦斯事故的需要而论证的。
通过本人在生产实践中所了解的知识和经验进行了初步论证。
在论证中查阅了相关通风瓦斯规程和手册的相关要求，根据本盘区实际核定的人数、产量、矿井需风量、瓦斯涌出量，确定了对瓦斯防治的具体措施。
○3由于在众多煤矿事故中，瓦斯爆炸造成的危害是最大的。
从每年的煤矿事故统计来看，绝大多数事故都是因瓦斯爆炸造成的。
所以预防和控制瓦斯爆炸事故，是实现煤矿安全生产的关键。
瓦斯防治是煤矿安全生产工作的重中之重。
在提高每个干部职工对瓦斯的认识，特别是瓦斯危害的认识和必要的防治措施，是有效防止煤矿瓦斯事故发生及确保煤矿安全生产的根本。
本论文着重强调了对瓦斯爆炸的认识及防治措施。
关键词：瓦斯爆炸；提高认识；防治措施瓦斯积聚- -目录第一章绪论-------------------------------（1）1.1引言----------------------------------（1）1.2瓦斯的概述----------------------------（1）1.3煤层中瓦斯含量------------------------（2）1.4瓦斯涌出和瓦斯涌出量------------------（2）第二章瓦斯爆炸----------------------------（3）2.1什么是瓦斯爆炸------------------------（3）2.2瓦斯爆炸的危害------------------------（3）2.3瓦斯爆炸的条件------------------------（4）第三章瓦斯爆炸的原因----------------------（5）3.1瓦斯积聚------------------------------（5）3.2引爆火源------------------------------（6）3.3管理因素------------------------------（6）第四章瓦斯爆炸的防治措施------------------（7）4.1提高认识-------------------------------（7）- -4.2防治瓦斯积聚的措施-------------------（8）4.3防治引爆瓦斯的方法------------------（10）4.3.1防治明火--------------------------（10）4.3.2防止出现爆破火焰------------------（10）4.3.3防止出现电火花--------------------（11）4.3.4其他引火源的治理------------------（11）4.4防止瓦斯爆炸灾害扩大的措施----------（11）第五章我盘区采掘布置及通风设计----------（11）5.1我盘区井下采掘布置简介--------------（11）5.2我盘区井下通风系统简介和配方方案----（11）第六章总结-----------------------------（20）- -第一章绪论1 .1引言瓦斯是古代植物遗体在成煤过程中的伴生物，遇火能够燃烧和爆炸。
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。
第205篇 矿井灾害防治 课后习题答案 第1章矿井瓦斯爆炸及其防治
第205篇矿井灾害防治课后习题答案第1章矿井瓦斯爆炸及其防治1.1什么是矿井瓦斯？广义指煤矿井下各种有害气体的总称。
狭义指甲烷。
瓦斯对煤矿安全生产有哪些主要危害？瓦斯爆炸，煤与突出，瓦斯喷出，瓦斯窒息。
1.2试述瓦斯的主要性质。
了解这些性质对于预防和处理瓦斯危害有何意义？1.2.1.无色无味无嗅的气体，决定了不能依靠人的感觉来判断瓦斯，瓦斯浓度的检测必须借助于仪器仪表。
1.2.2瓦斯密度较小，具有较强的上浮力。
因此，瓦斯容易在巷道上部、顶板冒落的空洞处积聚。
1.2.3瓦斯微溶于水。
1m3水可以溶解0.042m3的瓦斯。
1.2.4瓦斯的扩散性和渗透性都很强。
从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散到巷道空间。
瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍。
1.2.5瓦斯本身无毒，但具有窒息性。
空气中瓦斯浓度增高时，氧气浓度相对降低，会因缺氧而使人窒息。
1.2.6瓦斯具有燃烧性和爆炸性。
当瓦斯和空气混合达到一定浓度时，遇到高温火源会发生燃烧或者爆炸。
1.2.7瓦斯是一种温室气体，同比产生的温室效应是二氧化碳的20倍。
1.3矿井瓦斯的利用方式有哪几种。
家庭燃料、工业发电、汽车动力燃烧。
1.4瓦斯是如何生成的。
.煤体内实际含有的瓦斯量是否等于生成量。
矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物。
2种生成方式，一种是植物遗体到形成泥炭的生物化学作用生成。
一种是从褐煤、烟煤到无烟煤的煤化变质阶段生成。
煤体中的瓦斯有游离和吸附两种状态，实际含有的瓦斯量小于生成量。
1.5瓦斯在煤体内赋存状态有哪些?相互之间有何关系。
煤体内的瓦斯主要以哪种状态赋存。
煤体中的瓦斯有游离和吸附两种状态，吸附状态又分为吸着状态和吸收状态。
压力降低、温度升高、煤体结构破坏，部分吸附状态瓦斯转化为游离状态。
这种现象叫解吸。
压力增大或温度降低时，部分游离状态瓦斯转化为吸附状态。
这种现象叫吸附。
煤层中的瓦斯主要以吸附状态存在，占瓦斯总量的80%以上。
1.6什么是煤层瓦斯垂直分布带？确定瓦斯风化带的深度有什么意义。
矿井瓦斯事故防治ppt课件
– 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。
• 美国最早开发地面煤层气抽放，最先进的煤层气生产国，产量占全国天然气总量的6%。 • 前苏联（俄罗斯）、德国、波兰、英国、乌克兰、日本等国主要采用井下抽放瓦斯。 • 美国、波兰、英国等国实现自动化抽放。 • 中国的煤层气资源和年排放量居世界第一。
• 3、煤与瓦斯突出防治 • 突出事故多发生在石门揭煤或煤巷掘进面； • 研究100多年，突出的根本原因不明； • 各国主要致力于突出预测的研究； • 突出预测：钻粉法、瓦斯泻出速度法、结构物性变化、微震监测法等； • 有效防突技术：开采保护层、瓦斯抽放、煤体注水、卸压钻孔、水力冲孔、松动爆破
相对瓦斯涌出量：矿井在正常生产条件下，平均日产一吨煤在一天时间内所涌出的瓦斯体 积。M3/T
• 2、瓦斯涌出的影响因素P129 瓦斯含量
开采深度
开采规模…… 开采顺序和方法 …… 地面气压变化
• 八、矿井瓦斯来源及等级鉴定 • 1、矿井瓦斯来源：采面、掘进面、采空区 • 2、矿井瓦斯等级的划分
低瓦斯矿井：矿井相对涌出量小于或等于10M3/T 且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40M3/Min.
• 四、煤层瓦斯的压力 • 1、煤层瓦斯的压力概念：是指煤孔隙中所含游离 瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力. • 当煤吸附能力相同，瓦斯压力越高，瓦斯含量越大. • 同一深度(距地表的垂直深度)上不同煤层的压力值不同.
矿井瓦斯
N 100/(C1 / N2 Cn / N n )
N——多种可燃气体同时存在时的混合气体爆炸上限或下限， ％； C1、C2、——分别为各可燃气体占可燃气体总的体积百分比，％； C1+ C2+ C3+ =100％ N1、N2、N3...Nn——分别为各可燃气体的爆炸上限或下限， ％；
三、煤矿井下瓦斯爆炸事故原因分析
（1）、火源 井下的一切高温热源——电气、放炮、摩擦、静电 （2）、瓦斯积聚
（3）、管理不善
四、预防瓦斯爆炸的措施 (一)防止瓦斯积聚 瓦斯积聚：是指瓦斯浓度超过 1 ％，其体积超过 0.5m3
的现象。
1、加强通风。
2、加强瓦斯检查与监控
3、及时处理局部积存的瓦斯。
2、开采顺序与回采方法 ---先开采，大；回采率低，大；顶板管理
3、生产工艺---初期大，呈指数下降 4、风量变化---单一煤层，随风量减而增，煤层群 5、通风压力 ---正压通风时涌出量与通风压力成反比，反之成正比 6、采空区管理---采空区管理越好，瓦斯涌出量越少
四、矿井瓦斯涌出来源
按照瓦斯涌出地点和分布状况，瓦斯来
危害：爆炸，突出，人员窒息，环境污染。
作用：能源、化工原料。
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。
煤层中瓦斯赋存的两种状态： 1.游离状态 2.吸附状态｛吸收状态 吸着状态｝
二、煤层瓦斯含量
煤层瓦斯含量是指单位体积或质量的煤在自然状态下所含的 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)。
煤层瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。三、影响瓦斯 Nhomakorabea出的因素
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CH4：43% O2：12% N2：45% 呼吸困难
Cห้องสมุดไป่ตู้4：57% O2：9% N2：34% 昏迷、死亡
可燃可爆性气体：5%-15%，>15%燃烧
二、煤层瓦斯的生成
1. 煤是怎样形成的？
煤是腐植型有机物在经受长期的地层高温、高压作用，并经过漫长的 变质作用形成的。
植物遗体→泥炭 成 煤 过 程 成 气 时 期
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
四、煤的孔隙特征
4. 煤孔隙率的主要影响因素
0.09 总孔隙 小孔- 大孔 微孔 孔隙率（m3/t） 0.06
褐煤 无烟煤
8
二、煤层瓦斯的生成
2. 煤层中的瓦斯是怎样形成的？
煤化变质作用成气时期： 变质中后期：在瓦斯产出的同时，芳核进一步缩合，碳元素进一步集中在碳 网中。随着煤化变质作用的加深，基本结构单元中的缩聚芳核 的数目不断增加，到无烟煤时，主要由缩聚芳核组成。
9
二、煤层瓦斯的生成
3. 不同成煤期的瓦斯生成量
（1）煤的变质程度 煤的孔隙率随变质程度的变化呈 焦煤和瘦煤孔隙率最低，低变质程度 的褐煤和高变质程度的无烟煤孔隙率 均较大。
5 Φ/% 10 0 20
一马鞍型变化关系，即中变质程度的
15
10
20
30 V ad/%
40
50
22
四、煤的孔隙特征
4. 煤孔隙率的主要影响因素
孔隙体积 / (m3/t) 煤质牌号 挥发分 （%） 总孔隙 区间值 长焰煤 气煤 肥煤 焦煤 瘦煤 贫煤 半无烟煤 无烟煤 46-43 40-35 34-28 27-22 21-18 17-10 9-6 5-2 0.073-0.091 0.028-0.080 0.026-0.078 0.021-0.068 0.028-0.065 0.034-0.084 0.041-0.049 0.055-0.136 平均 0.084 0.053 0.051 0.045 0.045 0.055 0.065 0.088 小孔-大孔 区间值 0.045-0.070 >0.001-0.053 >0.001-0.050 >0.001-0.039 >0.001-0.036 >0.001-0.052 >0.001-0.054 >0.001-0.076 平均 0.061 0.030 0.025 0.019 0.016 0.022 0.023 0.029 微孔 区间值 0.021-0.028 0.015-0.034 0.019-0.033 0.021-0.038 0.022-0.033 0.027-0.052 0.033-0.056 0.049-0.062 平均 0.023 0.026 0.026 0.026 0.029 0.033 0.044 0.055 23
生物化学成气时期
泥炭→褐煤 →烟煤(长焰、气、肥、焦、贫、瘦) →无烟煤
煤化变质作用成气时期
6
二、煤层瓦斯的生成
2. 煤层中的瓦斯是怎样形成的？
煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤过程中形成的。 生物化学成气时期： 植物在厌氧、潮湿，温度小于65℃的条件下产生瓦斯。 沼泽、三角洲
65℃ 4C 6 H10 O 5 隔绝空气， 7CH 4 8CO 2 C 9 H 6 O 3H 2 O （纤维素） 微生物 （类烟煤）
孔隙分类 微孔 小孔 中孔 大孔 可见孔/裂隙 孔径范围（nm） <10 10~100 100~1000 1000~100000 >100000 孔隙特征描述 构成煤中的吸附容积 毛细管凝结及瓦斯扩散空间 缓慢的层流渗透区域 强烈层流渗透区域 层流及紊流混合区域
18
渗透孔容 吸附孔容
四、煤的孔隙特征
瓦 斯
N2带 N2-CH4带 CH4带
N2
N2
风 化 带
CH4
CH4
甲 烷 带
0 0.5 1.0 1.5 2.0 ml/g
瓦斯含量
0 20 40 60 %
瓦斯浓度
13
三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
2. 煤层瓦斯的垂直分带特征
瓦斯成分 % 名 称 气 带 成 因 N2 20～80 ＞80 ～80 20 CO2 20～80 10～20 10～20 10 CH4 10 20 ～80 ＞80
1. 煤中的孔隙分类
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；
3
一、矿井瓦斯的概念与性质
1. 矿井瓦斯的概念
可燃可爆气体: 矿 井 气 体 的 分 类 烃类气体，如CH4、链烷烃（CnHn+2）、环烷烃 （CnH2n）、烯烃、炔烃、芳香烃等。 其他气体，H2、CO、H2S等 有毒性气体： 窒息性气体： 放射性气体： CO、H2S、SO2、NH3、NO2、NO等 N2、CH4、CO2、H2等 Rn
特点：成煤物质埋藏浅、固结性差、透气性好，生成的瓦斯难以保存。
7
二、煤层瓦斯的生成
2. 煤层中的瓦斯是怎样形成的？
煤化变质作用成气时期： 褐煤层进一步沉降，在高温及地层压力在下，便进入变质作用造气阶段。 变质初期：基本单元——侧链和官能团的缩合稠环芳烃体系。
键力强 稳定
4C16 H 18 O 5 C 57 H 58 O10 4CO 2 3CH 4 2H 2 O
16
三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
4. 甲烷带的特征
（1）煤层瓦斯含量随埋深增加而增大； （2）煤层瓦斯压力随埋深增加而增大； （3）矿井相对瓦斯涌出量随埋深增大而增大； （4）随着埋深增加，有可能出现瓦斯异常涌出、瓦斯喷出、甚至 瓦斯突出的情况。
17
四、煤的孔隙特征
1. 煤中的孔隙分类
煤是一种典型的多孔介质，煤具有很强的吸附性能，其吸附性能 与煤的孔隙特征有较大的关系。 B.B霍多特的分类方法
矿井瓦斯防治
主讲：王兆丰 研究员 杨宏民 教授级高工
手 机：13939103988， 固 话：0391-3987919， 办公室：210， E-mail：wzf3988@， 13723188518 0391-3987439 420 yhmfs@；
1
第一章 煤层瓦斯的赋存与含量
本章要求： 1.掌握矿井瓦斯的概念、瓦斯的垂直分带、瓦斯的吸 附性能、瓦斯压力、含量及其影响因素； 2.熟悉矿井瓦斯的生成各成气时期、瓦斯孔隙隙特征 及其分类。
2
一、矿井瓦斯的概念与性质
1. 矿井瓦斯的概念
瓦斯，又称甲烷，或沼气，CH4，Gas
瓦斯概念 广义： 矿井有毒有害气体的总称。 狭义： 专指甲烷。 煤层、围岩瓦斯能涌出到矿井的部分：CH4、CO2等 瓦 斯 来 源 生产过程中生成的气体：炮烟、内燃机尾气、充电氢气 化学、生物反应生成的气体：煤自燃（CO）、矿物质氧化（SO2、 H2S）、坑木等腐烂 放射性物质蜕变过程中生成的气体：Rn（氡）、He（氦）
煤化 阶段 成气阶段（期）
500
褐 煤
连续生成
CH4
甲烷生成量(m /t)
419
400
长 焰 煤 气 煤 肥煤 焦煤 瘦 煤 贫煤 半无 烟煤 无烟 煤
I
339
CO2+CO
重烃
300
3
270 229
200
287
212 168
II
不连续生成
100
68
0
III
泥 煤
褐 煤
长 焰 煤
气 煤
肥 煤
焦 煤
贫 煤
CO2— N2 带 生物化学—空气 N2 带 N2—CH4 带 CH4 带 空气 空气—变质 变质
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三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
2. 煤层瓦斯的垂直分带特征
我国部分矿区的瓦斯风化带深度表 矿区 抚顺 北票（台吉） 南桐（鱼田堡） 涟邵（洪山殿） 红卫（里王庙） 郴州（三五矿） 焦作（焦西） 煤质牌号 长焰煤、气煤 气煤 瘦煤 贫煤 无烟煤 无烟煤 无烟煤 煤层倾角(°) 80 60 30 30 25-30 60 12 瓦斯风化带深度(m) 180~205 115~150 70 130 <15 <15 180
15
三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
3. 瓦斯风化带的特征
我国确定瓦斯风化带下部边界时主要采用如下指标：
⑴ 瓦斯压力P=0.1～0.15MPa； ⑵ 甲烷（CH4）组分浓度≥80%（体积百分数）； ⑶ 相对瓦斯涌出量q=2～3m3/t； ⑷ 瓦斯含量（煤芯中的甲烷含量）X： ① 气煤 ② 肥煤与焦煤 ③ 瘦煤 ④ 贫煤 ⑤ 无烟煤 X=1.5～2.0m3/t； X=2.0～2.5m3/t可燃物； X=2.5～3.0m3/t可燃物； X=3.0～4.0m3/t可燃物； X=5.0～7.0m3/t。
泥炭 羟基（-OH） 褐煤
键力弱 不稳定 易断裂 易脱落
） C H O 2CH CO 3H O C 57 H 58甲基（ O10 -CH3 34 42 5 4 2 2
褐煤羧基（-COOH） 烟煤
-O-） C H 2CH H O C15 H 14醚基（ O 13 4 4 2