矿井瓦斯防治.pptx

随着开采，大量的吸附瓦斯会转变为游离瓦斯，
且这一过程不断重复，因此，回采时瓦斯会不断 涌出。
3.煤层瓦斯含量 （1）定义：煤层瓦斯含量是指单位体积或 重量的煤在自然状态下所有的瓦斯的数量， 其单位为m3/m3或m3/T。 （2）煤层瓦斯含量的大小取决于两方面： 一是成煤和变质过程中瓦斯生成量的多少；
第五章 矿井灾害防治
• 第二节 矿井瓦斯防治 • 一、矿井瓦斯基本知识 • （一）概述 • 1、瓦斯的概念 • 矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内
涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。 • 它是一种混合气体： • （1）甲烷(CH4)占80～90%
（2）其他烃类如乙烷、丙烷，以及CO2 H2、 CO等气体
瓦斯是一种可燃性气体，浓度达到一定范
围还会爆炸，按瓦斯在空气中发生燃烧的性 状不同，可将它分为三个区间：
① 助燃区间 瓦斯浓度0 —5 %之间，能发生 氧化燃烧反应，不能形成持续火焰，只能起 到助燃作用。
② 爆炸区间 浓度5%—16%之间，遇火发 生爆炸。
③ 扩散燃烧区间 浓度大于16%，此区间内 瓦斯瓦斯空气的混合气体无法直接被点燃，
二是瓦斯能被保存下来的条件。（起主要
作用，决定煤层中 瓦斯含量的大小）
（3）影响煤层瓦斯含量的因素
① 煤田地质史 煤田地层上升，增加瓦斯向地表扩散，煤 层瓦斯含量小。 煤田地层下沉，缓解瓦斯向地表扩散，煤 层瓦斯含量大。 ② 地质构造 封闭型的，有利于瓦斯存储。 开放型的，有利于瓦斯排放。 ③ 煤层的赋存条件 埋藏深度、倾角、有无露头对瓦斯含量有 重要影响。
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
当空气中瓦斯浓度达19%时，氧气下降为 17%，在劳动时使人感到呼吸困难；
当瓦斯浓度达到43%时，氧气下降为12%， 使人发生窒息；
当瓦斯浓度超过57%时，氧气降低至10% 以下，使人立即死亡。
（6）瓦斯具有燃烧和爆炸性。一般情况下， 瓦斯浓度在5%—16%时，遇火即爆炸。当瓦 斯浓度在5%以下或在16%以上时，遇火不爆 炸只燃烧。
据粗略估计，每生成一吨烟煤同时可伴
生600m3以上的甲烷。 由长烟煤变成无烟煤时，每吨又可伴生
240m3的甲烷。 煤的变质程度越高，瓦斯含量越高。
2.瓦斯在煤层中的赋存状态 煤是一种复杂的多孔性固体，有着由十分
发达的、大小不同的孔隙和裂隙形成的巨大 的自由空间和空隙表面积，瓦斯以游离和吸 附两种状态存在于煤体内。
（2）特殊涌出 是指在时间上突然，在空间上集中、大量的瓦
斯涌出，主要有瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。
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（3）矿井瓦斯的来源 ① 煤（岩）壁涌出的瓦斯； ② 临近层涌出的瓦斯； ③ 采落煤炭放散的瓦斯； ④ 采空区涌出的瓦斯。 2.瓦斯涌出量 瓦斯涌出量是指矿井在生产过程中，从巷道、
工作面、煤层、岩层以及采空区实际涌入巷道内 的瓦斯量。其大小有两种表示方法：
0.3758×10-9 m，可以在微小的煤体孔隙和裂隙里 流动。
（3）瓦斯具有扩散性，其扩散速度是空气的 1.34倍，从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散到巷道空 间。
（4）甲烷的比重为0.554，比空气轻，如果巷道
上部有瓦斯涌出源，且风速低时，容易在顶板附 近形成瓦斯积聚层。
（5）瓦斯具有窒息性。甲烷虽然无毒，但 其浓度增加，可相对地使氧气浓度下降。
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
层瓦斯含量。地下水对矿物质的溶解和侵蚀，会
造成底层的天然卸压，使得煤层及围岩的透气性 增大，增大瓦斯的散失量。
(三)矿井瓦斯涌出量 1.矿井瓦斯涌出形式 （1）普通涌出 在时间与空间上比较均匀、普遍发生的不间断
涌出，它是矿井正常状态下的涌出。
况下，月平均日产一吨煤的瓦斯涌出量，一般用 qCH4表示，单位为m３／t。
qCH4=1440QCH4·n/T 式中qCH4——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t;
游离状态(也称自由状态)：是指瓦斯以自 由气体状态存在于煤层或围岩的孔隙、裂缝 与空洞中。
吸附状态(也称结合状态)：按其结合的形式 不同，分为吸着和吸收两种。
吸着状态：是在孔隙表面的团体分子引力
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：是瓦斯分子已深入到煤分子团 内部，如同气体溶解于液体中的状态。
但与新鲜空气混合时，可在混合界面上被点 燃并形成稳定的火焰，称为扩散燃烧。
(二)煤层瓦斯赋存与含量 1.矿井瓦斯的生成 在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机 物被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O；
在以后的煤化变质过程中，有机物在高温、
高压作用下，挥发分减少，固定碳增加，这 时生成的气体主要为CH4和CO2。
瓦斯从安全角度可以将这些组分划分为
四类。
① 可燃性气体：甲烷等同系烷、烃、 H2、 CO H2S等
② 有毒性气体：如H2S CO SO2 NH3 NO NO2
③ 窒息性气体：N2 CH4 CO2 H2 ④ 放射性气体：氡气
2、瓦斯的基本性质 （1）瓦斯是无色、无味、无臭、无毒的气体。 （2）甲烷分子非常小 其分子的直径为
（1）绝对瓦斯涌出量——指矿井或采区在单位时间
内涌出的瓦斯量，一般用QCH4表示，单位为m3/min或 m3/d。
QCH4=Q×C% 式中QCH4——矿井或采区绝对瓦斯涌出量， m3/min； Q——矿井或采区总回风量，m3/min; C——该回风流中的瓦斯浓度，%。 （2）相对瓦斯涌出量——指矿井在正常生产情
游离状态与吸附状态的瓦斯不是固定不变的， 在一定条件下，二者是可以相互转化的。
当外界压力降低或温度升高时，一部分吸附瓦 斯可转化为游离瓦斯，这种现象叫做解吸；
当外界压力增加或温度降低时，一部分游离瓦 斯可转化为吸附瓦斯，这种现象叫做吸附。
在现今开采深度内，煤层中的瓦斯主要是以吸 附状态存在，游离状态的瓦斯只占总量的10%左右。