瓦斯地质基础.ppt

三、煤层瓦斯赋存及运移 1 矿井瓦斯的性质（1） 煤矿常见气体的部分物理性质 三、煤层瓦斯赋存及运移 2 瓦斯赋存状态 三、煤层瓦斯赋存及运移 1 矿井瓦斯的性质 2 瓦斯赋存状态 3 煤的孔隙特征 4 煤体表面的吸附作用 5 煤层瓦斯封存条件 6 瓦斯运移 7 瓦斯分带特征 煤的变质程度与孔隙的关系 褐煤 气煤 瘦煤 (2)煤的破坏程度 对于烟煤而言，煤的破坏程度越高，煤的渗透容积就越大。煤的渗透容积主要由中孔和大孔组成，我们认为，煤的破坏程度对大孔和中孔有影响，但对微孔影响不大。 (3)地应力 三、煤层瓦斯赋存及运移 1 矿井瓦斯的性质 2 瓦斯赋存状态 3 煤的孔隙特征 4 煤体表面的吸附作用 5 煤层瓦斯封存条件 6 瓦斯运移 7 瓦斯分带特征 三、煤层瓦斯赋存及运移 1 矿井瓦斯的性质 2 瓦斯赋存状态 3 煤的孔隙特征 4 煤体表面的吸附作用 5 煤层瓦斯封存的构造条件 6 瓦斯运移 7 瓦斯分带特征 图 断层与瓦斯富集与保存模式 三、煤层瓦斯赋存及运移 1 矿井瓦斯的性质 2 瓦斯赋存状态 3 煤的孔隙特征 4 煤体表面的吸附作用 5 煤层瓦斯封存条件 6 瓦斯运移 7 瓦斯分带特征 图 顶板密封条件下瓦斯流动示意图 图 顶板有“气窗”瓦斯流动示意图 图 有断裂通道瓦斯流动示意图 图 顶板透气层瓦斯流动示意图 5 煤层瓦斯封存的构造条件 5 煤层瓦斯封存的构造条件 5 煤层瓦斯封存的构造条件 ?5.3.1 向斜构造 两翼与袖部中和面以上去现明显的压应力集中；中和面以下表现为拉张应力。向斜的两翼和轴部往往为煤层甲烷含虽高异常区。向斜轴部中和面以下的瓦斯封存较差。当煤层埋深较大，底板为厚层泥岩时，中和面以下也会出现瓦斯富集。 5 煤层瓦斯封存的构造条件 ?5.3.3 向斜和单斜易于形成水封堵气藏 这种瓦斯有利保存区带是近供水区和承压区，水充填于孔、裂隙中，形成水体压力圈闭。如黑勇士盆地煤层瓦斯气田分布于阿帕拉契亚隆起的伯明翰复向斜西部向西南倾没的单斜部位，圣胡安盆地水果地组煤层瓦斯气田位于中生代构造盆地北部单斜部位和中部向斜地区． 总之，构造运动和断裂对瓦斯的保存具有两重性。 5 煤层瓦斯封存的构造条件 6 瓦斯运移 6 瓦斯运移 * 1 矿井瓦斯的性质 2 瓦斯赋存状态 3 煤的孔隙特征 4 煤体表面的吸附作用 5 煤层瓦斯封存条件 6 瓦斯运移 7 瓦斯分带特征 瓦斯性质 甲烷 重烃 氢气 甲烷 二氧化碳 氮气 一氧化碳 硫化氢 二氧化硫 二氧化氮 可燃性 室息性 有毒性 1 矿井瓦斯的性质（2） 1 矿井瓦斯的性质 2 瓦斯赋存状态 3 煤的孔隙特征 4 煤体表面的吸附作用 5 煤层瓦斯封存条件 6 瓦斯运移 7 瓦斯分带特征 瓦斯在煤体内存在状态 吸附瓦斯 游离瓦斯 吸收状态 吸着状态 以自由气体分子存在于煤体或围岩的较大裂隙、孔隙和空洞之中。 在与颗粒固体在分子之间引力作用下，被吸着在煤体孔隙的内表面上。 图例 瓦斯在煤层内存在状态 1 - 游离瓦斯；2 - 吸收瓦斯；3 - 吸着瓦斯 瓦斯分子进入煤体颗粒结构内部，与煤体固体分子相结合。 Methane Hydrates - The Gas Resource of the Future 微孔：直径10-5 mm,构成煤中吸附容积。 可见孔及裂隙， 10-1 mm，层流和紊流混合渗透区间。 煤中也孔径孔隙分类 渗透容积：小孔至可见孔孔隙体积之和。 总孔隙体积：吸附容积和渗透容积之和。 中孔：直径10-4 mm～10-3 mm，缓慢层流渗透区间。 大孔：直径10-3mm～10-1mm，强烈的层流渗透区间。 小孔：直径10-5mm～10-4mm，毛细凝结和瓦斯扩散空间。 3 煤的孔隙特征 3.1 煤中孔隙的分类 原生气孔 缩聚失水孔 ?煤中孔隙成因分类 微内生裂隙 矿物铸模/溶蚀孔 颗粒间孔 植物残余组织孔 3 煤的孔隙特征 3.1 煤中孔隙的分类 微构造裂隙 3.2 影响煤的孔隙特征的主要因素 （1）煤的变质程度 不同变质程度煤的孔隙分布 3.2 影响煤的孔隙特征的主要因素 3.2 影响煤的孔隙特征的主要因素 3.2 影响煤的孔隙特征的主要因素 3.2 影响煤的孔隙特征的主要因素 长焰煤 肥煤 无烟煤 3.2 影响煤的孔隙特征的主要因素 3.2 影响煤的孔隙特征的主要因素 压性的地应力(压应力) 渗透容积缩小 张性的地应力(张应力) 渗透容积增加 孔隙率增加 孔隙率减少 目前的试验表明，地应力并不减少煤的吸附体积或减少得不多，因