煤层瓦斯参数测定
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x＝1.5～2.0m3/t可燃物（气煤） x＝2.0～2.5m3/t可燃物（肥、焦煤） x＝2.5～3.0m3/t可燃物（瘦煤） x＝3.0～4.0m3/t可燃物（贫煤） x＝5.0～7.0m3/t可燃物（无焰煤）
1.2.2 煤层瓦斯赋存
2、煤层瓦斯垂向分带
甲烷带： 位于瓦斯风化带下边界以下的
属于甲烷带，煤层的瓦斯压力、瓦 斯含量随埋藏深度的增加呈有规律 的增长。
一、煤层瓦斯压力测定
1.1 概述 1.2 瓦斯在煤层中赋存及流动规律 1.3 瓦斯压力测定的目的和意义 1.4 瓦斯压力测定技术发展概况 1.5 瓦斯压力测定国家标准 1.6 淮北矿区瓦斯测压难点 1.7 淮北矿业集团瓦斯压力测定方法
1.1概述
1.1概述
煤层瓦斯 压力
指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体 压力，是决定瓦斯含量的主要因 素，造成突出的重要压力之一。
1.2.1 瓦斯的性质 及生成
瓦斯的概念及来源； 瓦斯的性质； 瓦斯的生成。
1.2.2 煤层瓦斯赋 存
瓦斯在煤层内的存在状态； 煤层瓦斯赋存的垂向分带； 煤对瓦斯的吸附特性 ； 影响煤层瓦斯赋存及含量的主要因素。
1.2.3 煤层瓦斯运 移的基本规律
瓦斯在煤层中运移的基本规律； 煤层中瓦斯流动状态分类。
1.2.1 瓦斯性质及其生成
1、瓦斯及性质
广义上讲，矿井瓦斯是井下有害气体的总称。包括：甲 烷（CH4）、重烃（CnHm）、氢气（H2）、二氧化碳 （CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫 （SO2）、硫化氢（H2S）、氡（Rn）等。
煤矿大部分瓦斯来自于煤层，而煤层中的瓦斯一般以甲 烷为主（可达80%~90%），它是威胁矿井安全的主要危险源， 所以在煤矿狭义的瓦斯专指甲烷（CH4）。
增长的梯度，在不同煤质（煤 化程度）、不同地质构造与赋存条 件有所不同。
瓦斯压力梯度的变化范围为 0.007～0.012MPa/m，近似于静水 压力值。
1.2.2 煤层瓦斯赋存
3、煤对瓦斯的吸附特性 煤是一种天然的吸附剂，具有良好的吸附性能。煤对瓦
斯的吸附属于物理吸附，即瓦斯分子煤分子之间的作用力是 剩余的表面自由力（范德华引力）。在一定条件下，瓦斯还 可以从煤中解吸出来，吸附与解吸是可逆的。
1.2.2 煤层瓦斯赋存
1、煤层瓦斯赋存状态
游离瓦斯：由于甲烷分子的自由热运动，显示出相应的 瓦斯压力，这种状态的瓦斯服从气体状态方程；
吸附瓦斯：存在在微孔表面上和在煤的粒子内部占据着 煤分子结构的孔穴或煤分子之间的空间。
煤层中瓦斯除吸附和游离 状态以外，还有可能以瓦斯水 化物晶体形式存在，其结构形 式为xM·yH2O，其中M代表 烃；固溶态等。但现有开采水 平下，游离瓦斯仅占5～12％， 其余为吸附瓦斯
1.2.2 煤层瓦斯赋存
4、瓦斯含量的主要影响因素
➢煤层和围岩的透气性： 一般情况下，煤层及围
岩透气性越大，瓦斯越易流 失，瓦斯含量越小；反之， 瓦斯易于保存，煤层的瓦斯 含量大，比如孔隙与裂隙发 育的砂岩、砾岩和灰岩的透 气性非常大，它比致密而裂 隙不发育的岩石的透气系数 高百万倍，在漫长的地质年 代中，会排放大量的瓦斯。
淮北矿区 瓦斯压力 测定概况
多年来，面对淮北矿区复杂的地 址条件，经过不断的探索和创新 ，总结出了一套行之有效的钻孔 施工和封孔方法。
本节主要 内容
煤层瓦斯赋存和流动规律，总结 了前人煤层瓦斯压力测定工艺， 介绍了瓦斯压力测定的国家标准 ，详细介绍淮北矿区测压工序。
1.2 瓦斯在煤层中赋存及流动规律
煤层瓦斯参数测定
杨永良 副教授
中国矿业大学安全工程学院
2013年5月
主要参数测定及计算
一、煤层瓦斯压力测定 二、煤层瓦斯含量测定 三、煤层透气性系数计算 四、煤层百米钻孔瓦斯流量衰减系数测试 五、抽放钻孔的抽放半径测定 六、排放钻孔的排放半径测定 七、突出敏感指标的测定 八、工作面可解吸瓦斯量测试 九、煤的坚固性系数的测试
1.2.2 煤层瓦斯赋存
2、煤层瓦斯垂向分带
煤层瓦斯沿垂向一 般可分为两个带：瓦斯 风化带与甲烷带。瓦斯 风化带是CO2－N2、 N2与N2－CH4三个带 的统称，各带不仅瓦斯 组分不同而且瓦斯含量 也不相同。
1.2.2 煤层瓦斯赋存
2、煤层瓦斯垂向分带 瓦斯风化带的下部边界可按下列条件确定：
甲烷及重烃浓度之和＝80％（按体积）； 瓦斯压力P＝0.1～0.15MPa； 相对瓦斯涌出量qCH4＝2～3m3/t煤； 煤层瓦斯含量x＝1.0～1.5m3/t可燃物（长焰煤）
甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧和爆炸的气体。其爆 炸极限为5%~16%，它对人体的影响同氮相似，可使人窒息。 当甲烷浓度为43％时，空气中相应的氧浓度即降到12％，人 感到呼吸非常急促；当甲烷浓度在空气中达57％时，相应的 氧浓度被冲淡到9％，人即可处于昏迷状态，有死亡危险。
1.2.1 瓦斯性质及其生成
1.2.2 煤层瓦斯赋存
4、瓦斯含量的主要影响因素
➢压力与温度：
煤层瓦斯压力越大，其含量越高；温度温度每升高1℃， 吸附瓦斯的能力降低约8％。 ➢水分：
X
w
1
Xd 0.31W
1.2.2ຫໍສະໝຸດ Baidu煤层瓦斯赋存
4、瓦斯含量的主要影响因素 ➢煤变质程度的影响 ：
煤的煤化程度反映其比表面积大小与化学组成，一般讲， 从挥发分为20～26％之间的煤到无烟煤，相应的吸附量呈快速 的增长。
2、瓦斯生成 在生物化学作用成气时期是从腐植型有机物堆积在沼泽 相和三角洲相环境中开始的，在温度不超过65℃条件下，腐 植体经厌氧微生物分解成甲烷和二氧化碳，其模式可用下式 来概括：
4C6H10O5 隔绝空 气7CH4＋8CO2＋C9H6O＋3H2O¨
在瓦斯生成的同时，芳香核进一步缩合，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 缩聚芳香核的数目不断增加，到无烟煤时，主要由缩聚芳香 核组成。从褐煤到无烟煤，煤的变质程度越高，生成的瓦斯 量也越多。
1.2.2 煤层瓦斯赋存
4、瓦斯含量的主要影响因素 ➢埋深及煤层倾角：
一般情况下，随着煤层埋深增加，煤层瓦斯含量也与随 之增大。在同一埋深下，煤层倾角越小，煤层瓦斯含量越 高。
1.2.2 煤层瓦斯赋存
2、煤层瓦斯垂向分带
甲烷带： 位于瓦斯风化带下边界以下的
属于甲烷带，煤层的瓦斯压力、瓦 斯含量随埋藏深度的增加呈有规律 的增长。
一、煤层瓦斯压力测定
1.1 概述 1.2 瓦斯在煤层中赋存及流动规律 1.3 瓦斯压力测定的目的和意义 1.4 瓦斯压力测定技术发展概况 1.5 瓦斯压力测定国家标准 1.6 淮北矿区瓦斯测压难点 1.7 淮北矿业集团瓦斯压力测定方法
1.1概述
1.1概述
煤层瓦斯 压力
指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体 压力，是决定瓦斯含量的主要因 素，造成突出的重要压力之一。
1.2.1 瓦斯的性质 及生成
瓦斯的概念及来源； 瓦斯的性质； 瓦斯的生成。
1.2.2 煤层瓦斯赋 存
瓦斯在煤层内的存在状态； 煤层瓦斯赋存的垂向分带； 煤对瓦斯的吸附特性 ； 影响煤层瓦斯赋存及含量的主要因素。
1.2.3 煤层瓦斯运 移的基本规律
瓦斯在煤层中运移的基本规律； 煤层中瓦斯流动状态分类。
1.2.1 瓦斯性质及其生成
1、瓦斯及性质
广义上讲，矿井瓦斯是井下有害气体的总称。包括：甲 烷（CH4）、重烃（CnHm）、氢气（H2）、二氧化碳 （CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫 （SO2）、硫化氢（H2S）、氡（Rn）等。
煤矿大部分瓦斯来自于煤层，而煤层中的瓦斯一般以甲 烷为主（可达80%~90%），它是威胁矿井安全的主要危险源， 所以在煤矿狭义的瓦斯专指甲烷（CH4）。
增长的梯度，在不同煤质（煤 化程度）、不同地质构造与赋存条 件有所不同。
瓦斯压力梯度的变化范围为 0.007～0.012MPa/m，近似于静水 压力值。
1.2.2 煤层瓦斯赋存
3、煤对瓦斯的吸附特性 煤是一种天然的吸附剂，具有良好的吸附性能。煤对瓦
斯的吸附属于物理吸附，即瓦斯分子煤分子之间的作用力是 剩余的表面自由力（范德华引力）。在一定条件下，瓦斯还 可以从煤中解吸出来，吸附与解吸是可逆的。
1.2.2 煤层瓦斯赋存
1、煤层瓦斯赋存状态
游离瓦斯：由于甲烷分子的自由热运动，显示出相应的 瓦斯压力，这种状态的瓦斯服从气体状态方程；
吸附瓦斯：存在在微孔表面上和在煤的粒子内部占据着 煤分子结构的孔穴或煤分子之间的空间。
煤层中瓦斯除吸附和游离 状态以外，还有可能以瓦斯水 化物晶体形式存在，其结构形 式为xM·yH2O，其中M代表 烃；固溶态等。但现有开采水 平下，游离瓦斯仅占5～12％， 其余为吸附瓦斯
1.2.2 煤层瓦斯赋存
4、瓦斯含量的主要影响因素
➢煤层和围岩的透气性： 一般情况下，煤层及围
岩透气性越大，瓦斯越易流 失，瓦斯含量越小；反之， 瓦斯易于保存，煤层的瓦斯 含量大，比如孔隙与裂隙发 育的砂岩、砾岩和灰岩的透 气性非常大，它比致密而裂 隙不发育的岩石的透气系数 高百万倍，在漫长的地质年 代中，会排放大量的瓦斯。
淮北矿区 瓦斯压力 测定概况
多年来，面对淮北矿区复杂的地 址条件，经过不断的探索和创新 ，总结出了一套行之有效的钻孔 施工和封孔方法。
本节主要 内容
煤层瓦斯赋存和流动规律，总结 了前人煤层瓦斯压力测定工艺， 介绍了瓦斯压力测定的国家标准 ，详细介绍淮北矿区测压工序。
1.2 瓦斯在煤层中赋存及流动规律
煤层瓦斯参数测定
杨永良 副教授
中国矿业大学安全工程学院
2013年5月
主要参数测定及计算
一、煤层瓦斯压力测定 二、煤层瓦斯含量测定 三、煤层透气性系数计算 四、煤层百米钻孔瓦斯流量衰减系数测试 五、抽放钻孔的抽放半径测定 六、排放钻孔的排放半径测定 七、突出敏感指标的测定 八、工作面可解吸瓦斯量测试 九、煤的坚固性系数的测试
1.2.2 煤层瓦斯赋存
2、煤层瓦斯垂向分带
煤层瓦斯沿垂向一 般可分为两个带：瓦斯 风化带与甲烷带。瓦斯 风化带是CO2－N2、 N2与N2－CH4三个带 的统称，各带不仅瓦斯 组分不同而且瓦斯含量 也不相同。
1.2.2 煤层瓦斯赋存
2、煤层瓦斯垂向分带 瓦斯风化带的下部边界可按下列条件确定：
甲烷及重烃浓度之和＝80％（按体积）； 瓦斯压力P＝0.1～0.15MPa； 相对瓦斯涌出量qCH4＝2～3m3/t煤； 煤层瓦斯含量x＝1.0～1.5m3/t可燃物（长焰煤）
甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧和爆炸的气体。其爆 炸极限为5%~16%，它对人体的影响同氮相似，可使人窒息。 当甲烷浓度为43％时，空气中相应的氧浓度即降到12％，人 感到呼吸非常急促；当甲烷浓度在空气中达57％时，相应的 氧浓度被冲淡到9％，人即可处于昏迷状态，有死亡危险。
1.2.1 瓦斯性质及其生成
1.2.2 煤层瓦斯赋存
4、瓦斯含量的主要影响因素
➢压力与温度：
煤层瓦斯压力越大，其含量越高；温度温度每升高1℃， 吸附瓦斯的能力降低约8％。 ➢水分：
X
w
1
Xd 0.31W
1.2.2ຫໍສະໝຸດ Baidu煤层瓦斯赋存
4、瓦斯含量的主要影响因素 ➢煤变质程度的影响 ：
煤的煤化程度反映其比表面积大小与化学组成，一般讲， 从挥发分为20～26％之间的煤到无烟煤，相应的吸附量呈快速 的增长。
2、瓦斯生成 在生物化学作用成气时期是从腐植型有机物堆积在沼泽 相和三角洲相环境中开始的，在温度不超过65℃条件下，腐 植体经厌氧微生物分解成甲烷和二氧化碳，其模式可用下式 来概括：
4C6H10O5 隔绝空 气7CH4＋8CO2＋C9H6O＋3H2O¨
在瓦斯生成的同时，芳香核进一步缩合，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 缩聚芳香核的数目不断增加，到无烟煤时，主要由缩聚芳香 核组成。从褐煤到无烟煤，煤的变质程度越高，生成的瓦斯 量也越多。
1.2.2 煤层瓦斯赋存
4、瓦斯含量的主要影响因素 ➢埋深及煤层倾角：
一般情况下，随着煤层埋深增加，煤层瓦斯含量也与随 之增大。在同一埋深下，煤层倾角越小，煤层瓦斯含量越 高。