煤矿开采及安全地质条件概述.

第六章 煤矿安全地质条件
二、瓦斯含量的研究 2、煤层瓦斯含量的测定：
1）直接测定法： （1）密封式：利用密封式煤芯采取器上、下端的活门，将 未脱气的煤样在钻孔底部密封，送化验室测定煤样中的瓦斯 体积，算出瓦斯含量。 （2）集气式：利用集气式煤芯采取器上部的集气室，收集 钻进和提钻过程中从煤芯泄出的瓦斯，算出煤的瓦斯含量。 （3）气测井法：利用气测井仪器测定钻孔冲洗液中溶解的 瓦斯量，煤芯和钻屑中残留的瓦斯量，算出总瓦斯量，除以 钻进切除的煤量，即可得到煤的瓦斯含量。 2）间接测定法： 现场实测瓦斯压力，实验室测定煤样的吸附常数和煤质 参数，用公式算出瓦斯含量。
第六章 煤矿安全地质条件
二、瓦斯含量的研究 1、影响瓦斯含量的地质因素： （4）地下水活动：地下水活动区域有利于瓦斯的排放。 （5）煤田的暴露程度：暴露式煤田有利于瓦斯排放，隐 伏式煤田有利于其聚积。 6）煤层埋藏深度（注意瓦斯梯度的概念）
瓦斯梯度：矿井瓦斯相对涌出量每增加1m3/t时所增加的深度； 瓦斯含量梯度：同一矿井内瓦斯含量每增加1m3/t时所增加的深度； 瓦斯压力梯度：矿井瓦斯压力每增加0.1MPa时所增加的深度；
第六章 煤矿安全地质条件
一、矿井瓦斯的形成及分带
4、瓦斯的分带
第六章 煤矿安全地质条件
二、瓦斯含量的研究
煤层瓦斯含量：单位体积或重量的煤体内，在自然条件下 含瓦斯的体积，单位 m3/t 、 m3/m3 、 cm3/g ，它应包括吸附、 游离和溶解瓦斯。
第六章 煤矿安全地质条件
二、瓦斯含量的研究 1、影响瓦斯含量的地质因素：
（1）煤的变质程度 变质程度越高，产气数量越 多，瓦斯含量越大。 变质程度不同的煤，空隙率 不同，吸附能力差异较大。
第六章 煤矿安全地质条件
二、瓦斯含量的研究 1、影响瓦斯含量的地质因素：
（2）围岩和煤层的渗透性
渗透性好，有利用于瓦斯的运移和排放，煤层瓦斯含量
较小，瓦斯分布较均一；透气性差，不利于瓦斯的运移 和排放，有利其保存，瓦斯含量较大。
第六章 煤矿安全地质条件
一、矿井瓦斯的形成及分带 2、瓦斯的赋存状态 1）游离(自由）状态瓦斯：以气体分子自由运动于煤层孔隙和 裂隙中的瓦斯（取决孔隙率、温度、压力等）； 2）吸附状态瓦斯：吸附在煤基颗粒表面的瓦斯，它往往形成 一层薄膜（80%-90%）； 3)吸收状态瓦斯：瓦斯分子被吸收入煤的分子团内部，结合成 紧密的固熔体。见表6-1 4）溶解状态瓦斯：溶解于煤层水中的瓦斯（微量）。
二、瓦斯含量的研究
3、瓦斯含量预测图的编制 1）底图：煤层底板等高线图 2）编制资料：取样成果资料 3）编图步骤：填绘取样点，并着色；注明瓦斯含量和 距地表深度；勾绘瓦斯含量等值线。
第六章 煤矿安全地质条件
第六章 煤Baidu Nhomakorabea安全地质条件
一、矿井瓦斯的形成及分带 4、瓦斯的分带 矿井瓦斯具有分带现象，自上而下按瓦斯成分分为 （1）氮气－二氧化碳带，二氧化碳大于20％； （2）氮气带，氮气大于80％、甲烷小于20％； （3）氮气－甲烷带，甲烷为20~80％； （4）甲烷带，甲烷含量大于80％，氮气小于20％ 。 前三个带统称为瓦斯风化带。其深度差别很大，决定 于空气透入条件，上部煤岩层风氧化情况及地下水活动强 弱程度。风化带下，瓦斯含量、压力、涌出量与煤层埋藏 深度呈正线性关系（？）。
m3/t 20 10 0 0
BÃ º ² ã Á Ù ½ ç â Î ½ ü Ñ ¹ Á ¦
A 18m3/t B 13m3/t
à º A± ¥ º Í
à º BÎ ´ ± ¥ º Í
AB
P=12MPa
5
10
MPa
º ² Ã ã Æ ø Î ü ¸ ½ µ È Î Â Ï ß
第六章 煤矿安全地质条件
第六章 煤矿安全地质条件
2）间接测定法：
煤兰氏压力 煤兰氏体积 (PL): (VL): 等温吸附实验加压过程中，煤样的甲烷 等温吸附实验加压过程中，煤样所能饱 吸附量达到饱和吸附量一半时的压力。 和吸附甲烷的数量。

朗缪尔（Langmuir）方程： P V VL PL P 式中 V—吸附量，m3/t（可燃基）； VL—兰氏体积，m3/t（可燃基）； PL—兰氏压力，MPa； P—储层压力，MPa
第六章 煤矿开采及安全地质条件
主要内容：
一. 煤矿开采地质条件
1、煤层厚度变化 2、矿井地质构造 3、岩浆侵入体与喀斯特陷落柱
二. 煤矿安全地质条件
1、瓦斯 2、煤尘 3、煤的自燃与地温 4、煤层顶、底板 5、矿山压力与冲击地压
第六章 煤矿安全地质条件
瓦斯：是指在煤矿生产过程中，从煤和围岩中释放出来的 一种多成分的混合气体(CH4 、N2 、CO2 、 C2H6 、 SO2 、 H2S 、CO等)。 一、矿井瓦斯的形成及分带 1、瓦斯的成分和性质：瓦斯中甲烷（CH4）占绝大多数。 瓦斯又称沼气，为无色、无味、无毒，可以燃烧和爆炸 的气体。比重为0.554，比空气轻，聚集在巷道上部。 矿井瓦斯、煤层气
第六章 煤矿安全地质条件
一、矿井瓦斯的形成及分带 3、瓦斯的成因 瓦斯的形成和煤的形成是同步的，而且贯穿整个成煤过程的 始终，但瓦斯大量生成并保存下来，是在煤的变质作用阶段 。 1）生物化学作用阶段 植物成煤第一阶段有机质分解形成瓦斯，此阶段形成瓦斯是 大量的，但保存很少，因为此时成煤物质多暴露在地表或埋藏 很浅，绝大多数瓦斯都逸散到大气中。 2）变质作用阶段 成煤的第二阶段过程中，煤炭物质产生热解，发生一系列变 化同时产生大量瓦斯。该阶段形成的瓦斯，由于在地下深处， 不易扩散，煤矿生产中所揭露的瓦斯绝大部分是这阶段形成。 3）油气田瓦斯侵入来源于周围的含油层
第六章 煤矿安全地质条件
二、瓦斯含量的研究 1、影响瓦斯含量的地质因素：
（3）地质构造 地质构造对瓦斯的聚积和排放具有双重作用：张性断裂有 利于瓦斯排放，压性断裂有利于瓦斯聚积。在煤层顶板岩性 致密，透气性差的条件下，在未受断裂破坏和严重剥蚀的褶 皱地区，一般在背斜轴部瓦斯含量大，向斜槽部小，当顶板 为脆性岩层时，则相反。