瓦斯地质PPT课件
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煤对瓦斯的吸附能力。
表4-1
煤层瓦斯含量的影响因素
煤层瓦斯含量的影响因素
• 褐煤虽然孔隙率大，吸附瓦斯的能力强，但产气 量小，瓦斯含量不高；
• 长焰煤的孔隙和表面积都比较小，所以吸附瓦斯 的能力大大降低，为20—30m3/t；
• 随着煤的进一步变质，到无烟煤时其孔隙和表面 积都达到最大，吸附瓦斯的能力最强（50— 60m3/t），又由于无烟煤产气量大，因此瓦斯含 量最高；
• 成煤第二阶段（煤化阶段），随着埋深增加，地 温升高，在热分解过程中产生大量的甲烷，且易 保存。
• 所以，现今煤层中所含的瓦斯大部分是在这个阶 段生成的，其赋存量取决于后来的地质变迁。
二、煤层瓦斯含量的影响因素
• 1、煤变质程度 • 煤的变质程度，一方面决定着产气的数量，变质
程度越高，产气数量越多，瓦斯含量越大； • 另一方面决定着煤内微孔隙的发育程度，影响着
和油型气两类： • 腐植型有机物的主要演化产物为煤和煤型气； • 腐泥型有机物的主要演化产物为石油和油型气。 • 煤型气是煤矿瓦斯的主要来源。瓦斯成因学说
很多，但多数认为煤中的瓦斯是在煤化作用过 程中形成的。
瓦斯的赋存与成因
• 成煤第一阶段（泥炭化阶段），生成的气体物质 主要为CH4、CO2和H2O。这一过程发生于地表附近， 生成的气体大部分散失于大气中。由于接近地表， 多数已在自然状态下逸散；
• 无烟煤～石墨阶段，因微孔隙显著收缩，吸附能 力逐趋消失，瓦斯含量不高。（图4-3）
煤层瓦斯含量的影响因素
不同变质程度的煤
教材图4-3
▪ 前已述及（表4-1），生成1t无烟煤能产生超过 400m3的瓦斯，但今天煤内能储存的瓦斯最多不 超过50m3/t。显然，煤内瓦斯含量不仅决定于产 气条件，更重要的还取决于储气条件。
• 当空气中混有5％~16％的沼气时，遇高温能引起 爆炸。可能产生爆炸的沼气的最低浓度称为爆炸 下限，最高浓度称为爆炸上限。
瓦斯的赋存与成因
• 2、瓦斯的赋存状态 • 两种状态：
• (1) 游离状态（自由状态）：瓦斯是以自由 的气体状态存在于煤体、围岩的孔隙、裂 隙或空洞中。瓦斯的分子可以在煤体的孔 隙内自由运动。游离状态的瓦斯赋存量的 大小，取决于煤、岩层的孔隙度，同时也 取决于外界的温度和压力。
煤层瓦斯含量的影响因素
• 2、围岩的透气性 • 煤层和围岩的透气性，决定着瓦斯的储存
条件和瓦斯在煤层内的流动特性。
• 煤和围岩的透气性好，有利于瓦斯的运移 和排放，煤层瓦斯含量较小，瓦斯分布较 均一；
• 反之，煤与围岩的透气性差，不利于瓦斯 的运移和排放，有利于瓦斯的保存，煤层 瓦斯含量较大，瓦斯分布不均匀。
瓦斯的赋存与成因
• (2) 吸着状态（吸附与吸收两种状态） • ①吸附瓦斯：瓦斯分子被吸附在煤、岩体孔隙
的表面，形成一层瓦斯薄膜。薄膜的形成是由 于气体分子与固体颗粒之间存在着极大的分子 引力。吸附量的大小，取决于煤的孔隙率、变 质程度以及外界的温度和压力。
• ②吸收瓦斯：瓦斯分子进入煤体内部，瓦斯分 子与煤分子紧密地结合成固溶体（这与气体被 液体溶解的现象类似）。
瓦斯地质
主要内容
一、瓦斯的赋存与成因 二、煤层瓦斯含量的影响因素 三、矿井瓦斯涌出量及等级划分 四、煤与瓦斯突出及其影响因素 五、瓦斯地质图编制
• 瓦斯地质是70年代后期在我国煤炭行业发展比较 快的一个新领域，它是研究煤层瓦斯赋存、运移、 分布，矿井瓦斯涌出和煤与瓦斯突出与地质因素 的关系，并探明其规律性的边缘学科，是在吸收 地质工程和安全技术工程两学科的相关理论，经 过生产实践、科学研究和理论提炼，直接应用于 资源、环境和煤矿安全生产的新学科。
瓦斯的赋存与成因 瓦斯在煤体中的赋存状态
瓦斯的赋存与成因
• 上述两种状态，在一定的温度、压力下， 处于动平衡状态：
• 压力增大，温度降低，部分游离瓦斯→吸 附瓦斯 （吸附过程）
• 压力降低，温度增大，吸附瓦斯→部分游 离瓦斯 （解吸过程）
瓦斯的赋存与成因
• 3、瓦斯的成因 • 瓦斯属于天然气范畴，基本上可以分为煤型气
瓦斯分带
瓦斯成分 和含量
说明
瓦斯 风化带
瓦斯带
第一带：N2-CO2 带 第二带：N2带 第三带：N2-CH4 带 第四带：CH4带
煤层瓦斯含量的影响因素
• 3、地质构造
• 地质构造对瓦斯的聚积和排放具有双重作用： • 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，由于构造的圈闭，至 使瓦斯沿煤层向上运移较易，因此背斜顶部较向斜槽 部瓦斯相对聚积，瓦斯含量较大，瓦斯压力较高。
• 与之相反，在遭受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区， 由于背斜顶部煤层埋藏较浅，通达地表的断裂发育， 有利于煤层瓦斯的排放，因此背斜顶部较向斜槽部瓦 斯含量较小，瓦斯压力较低。
• 由于甲烷是矿井瓦斯的主要成分，因此一般矿井 所说的瓦斯仅指甲烷而言。
• 瓦斯是地质作用的产物，它的形ห้องสมุดไป่ตู้、保存、运移 都与地质条件密切相关。
瓦斯的赋存与成因
• 甲烷俗称沼气，为无色、无嗅、无味、无毒，可 以燃烧和爆炸的气体。
• 在标准状态下，甲烷对空气的比重比为0.554，比 空气轻，聚积在巷道上部，化学性稳定，微溶于 水，易于扩散，渗透岩体的能力为空气的1.6倍。
• 瓦斯地质研究的显著特点是密切联系生产实际， 它把煤矿瓦斯涌出和突出分布规律的研究与瓦斯 的综合治理结合起来，提高了防治措施的针对性 和有效性，更好地发挥了瓦斯防治措施的安全和 经济效益。
一、瓦斯的赋存与成因
• 1、瓦斯的成分与性质 • 瓦斯是指在煤矿生产过程中，从煤层和围岩中泄
出的一种多成分的混合气体。瓦斯中甲烷占绝大 多数，其次为氮气和二氧化碳，其它成分的含量 很少。
煤层瓦斯含量的影响因素
▪ 张性、张扭性断裂，起着排放瓦斯的作用，致使断层附近 瓦斯含量减小。
▪ 局限于煤层附近的、掩伏式压性或压扭性断裂，起着封闭 瓦斯的作用，致使断裂附近瓦斯含量增大。
• 4、煤层的埋藏深度
煤层瓦斯含量的影响因素
• 纵向带状分布：随着煤层埋藏深度的增加，瓦斯 的成分、含量及其性质也发生相应的变化。由浅 而深，可分为四个带：
表4-1
煤层瓦斯含量的影响因素
煤层瓦斯含量的影响因素
• 褐煤虽然孔隙率大，吸附瓦斯的能力强，但产气 量小，瓦斯含量不高；
• 长焰煤的孔隙和表面积都比较小，所以吸附瓦斯 的能力大大降低，为20—30m3/t；
• 随着煤的进一步变质，到无烟煤时其孔隙和表面 积都达到最大，吸附瓦斯的能力最强（50— 60m3/t），又由于无烟煤产气量大，因此瓦斯含 量最高；
• 成煤第二阶段（煤化阶段），随着埋深增加，地 温升高，在热分解过程中产生大量的甲烷，且易 保存。
• 所以，现今煤层中所含的瓦斯大部分是在这个阶 段生成的，其赋存量取决于后来的地质变迁。
二、煤层瓦斯含量的影响因素
• 1、煤变质程度 • 煤的变质程度，一方面决定着产气的数量，变质
程度越高，产气数量越多，瓦斯含量越大； • 另一方面决定着煤内微孔隙的发育程度，影响着
和油型气两类： • 腐植型有机物的主要演化产物为煤和煤型气； • 腐泥型有机物的主要演化产物为石油和油型气。 • 煤型气是煤矿瓦斯的主要来源。瓦斯成因学说
很多，但多数认为煤中的瓦斯是在煤化作用过 程中形成的。
瓦斯的赋存与成因
• 成煤第一阶段（泥炭化阶段），生成的气体物质 主要为CH4、CO2和H2O。这一过程发生于地表附近， 生成的气体大部分散失于大气中。由于接近地表， 多数已在自然状态下逸散；
• 无烟煤～石墨阶段，因微孔隙显著收缩，吸附能 力逐趋消失，瓦斯含量不高。（图4-3）
煤层瓦斯含量的影响因素
不同变质程度的煤
教材图4-3
▪ 前已述及（表4-1），生成1t无烟煤能产生超过 400m3的瓦斯，但今天煤内能储存的瓦斯最多不 超过50m3/t。显然，煤内瓦斯含量不仅决定于产 气条件，更重要的还取决于储气条件。
• 当空气中混有5％~16％的沼气时，遇高温能引起 爆炸。可能产生爆炸的沼气的最低浓度称为爆炸 下限，最高浓度称为爆炸上限。
瓦斯的赋存与成因
• 2、瓦斯的赋存状态 • 两种状态：
• (1) 游离状态（自由状态）：瓦斯是以自由 的气体状态存在于煤体、围岩的孔隙、裂 隙或空洞中。瓦斯的分子可以在煤体的孔 隙内自由运动。游离状态的瓦斯赋存量的 大小，取决于煤、岩层的孔隙度，同时也 取决于外界的温度和压力。
煤层瓦斯含量的影响因素
• 2、围岩的透气性 • 煤层和围岩的透气性，决定着瓦斯的储存
条件和瓦斯在煤层内的流动特性。
• 煤和围岩的透气性好，有利于瓦斯的运移 和排放，煤层瓦斯含量较小，瓦斯分布较 均一；
• 反之，煤与围岩的透气性差，不利于瓦斯 的运移和排放，有利于瓦斯的保存，煤层 瓦斯含量较大，瓦斯分布不均匀。
瓦斯的赋存与成因
• (2) 吸着状态（吸附与吸收两种状态） • ①吸附瓦斯：瓦斯分子被吸附在煤、岩体孔隙
的表面，形成一层瓦斯薄膜。薄膜的形成是由 于气体分子与固体颗粒之间存在着极大的分子 引力。吸附量的大小，取决于煤的孔隙率、变 质程度以及外界的温度和压力。
• ②吸收瓦斯：瓦斯分子进入煤体内部，瓦斯分 子与煤分子紧密地结合成固溶体（这与气体被 液体溶解的现象类似）。
瓦斯地质
主要内容
一、瓦斯的赋存与成因 二、煤层瓦斯含量的影响因素 三、矿井瓦斯涌出量及等级划分 四、煤与瓦斯突出及其影响因素 五、瓦斯地质图编制
• 瓦斯地质是70年代后期在我国煤炭行业发展比较 快的一个新领域，它是研究煤层瓦斯赋存、运移、 分布，矿井瓦斯涌出和煤与瓦斯突出与地质因素 的关系，并探明其规律性的边缘学科，是在吸收 地质工程和安全技术工程两学科的相关理论，经 过生产实践、科学研究和理论提炼，直接应用于 资源、环境和煤矿安全生产的新学科。
瓦斯的赋存与成因 瓦斯在煤体中的赋存状态
瓦斯的赋存与成因
• 上述两种状态，在一定的温度、压力下， 处于动平衡状态：
• 压力增大，温度降低，部分游离瓦斯→吸 附瓦斯 （吸附过程）
• 压力降低，温度增大，吸附瓦斯→部分游 离瓦斯 （解吸过程）
瓦斯的赋存与成因
• 3、瓦斯的成因 • 瓦斯属于天然气范畴，基本上可以分为煤型气
瓦斯分带
瓦斯成分 和含量
说明
瓦斯 风化带
瓦斯带
第一带：N2-CO2 带 第二带：N2带 第三带：N2-CH4 带 第四带：CH4带
煤层瓦斯含量的影响因素
• 3、地质构造
• 地质构造对瓦斯的聚积和排放具有双重作用： • 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，由于构造的圈闭，至 使瓦斯沿煤层向上运移较易，因此背斜顶部较向斜槽 部瓦斯相对聚积，瓦斯含量较大，瓦斯压力较高。
• 与之相反，在遭受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区， 由于背斜顶部煤层埋藏较浅，通达地表的断裂发育， 有利于煤层瓦斯的排放，因此背斜顶部较向斜槽部瓦 斯含量较小，瓦斯压力较低。
• 由于甲烷是矿井瓦斯的主要成分，因此一般矿井 所说的瓦斯仅指甲烷而言。
• 瓦斯是地质作用的产物，它的形ห้องสมุดไป่ตู้、保存、运移 都与地质条件密切相关。
瓦斯的赋存与成因
• 甲烷俗称沼气，为无色、无嗅、无味、无毒，可 以燃烧和爆炸的气体。
• 在标准状态下，甲烷对空气的比重比为0.554，比 空气轻，聚积在巷道上部，化学性稳定，微溶于 水，易于扩散，渗透岩体的能力为空气的1.6倍。
• 瓦斯地质研究的显著特点是密切联系生产实际， 它把煤矿瓦斯涌出和突出分布规律的研究与瓦斯 的综合治理结合起来，提高了防治措施的针对性 和有效性，更好地发挥了瓦斯防治措施的安全和 经济效益。
一、瓦斯的赋存与成因
• 1、瓦斯的成分与性质 • 瓦斯是指在煤矿生产过程中，从煤层和围岩中泄
出的一种多成分的混合气体。瓦斯中甲烷占绝大 多数，其次为氮气和二氧化碳，其它成分的含量 很少。
煤层瓦斯含量的影响因素
▪ 张性、张扭性断裂，起着排放瓦斯的作用，致使断层附近 瓦斯含量减小。
▪ 局限于煤层附近的、掩伏式压性或压扭性断裂，起着封闭 瓦斯的作用，致使断裂附近瓦斯含量增大。
• 4、煤层的埋藏深度
煤层瓦斯含量的影响因素
• 纵向带状分布：随着煤层埋藏深度的增加，瓦斯 的成分、含量及其性质也发生相应的变化。由浅 而深，可分为四个带：