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第八章 矿井瓦斯 第一节 概述 本章主要内容 1、瓦斯概念 2、煤层瓦斯赋存与含量 3、矿井瓦斯涌出 4、瓦斯喷出与突出 5、瓦斯爆炸与预防 6、瓦斯抽放 矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。煤矿术语中的瓦斯指的就是甲烷。 物理化学性质：无色、无味、无嗅的气体，可燃烧、爆炸； 分子量：16.049，分子直径：0.41nm， 密度：0.716Kg/m3（气态）、 424.5 Kg/m3（液态） 相对空气密度：0.554, 难溶入水:101.3 KPa , 20℃ , 3.31l/100lH2O 危害：爆炸，突出，人员窒息、环境污染。 作用：能源、化工原料。 第二节 煤层瓦斯赋存与含量 一、瓦斯的成因与赋存 （一）矿井瓦斯的生成 煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。 成气过程两个阶段一是生物化学成气时期；二是煤化变质作用时期。 （二）瓦斯在煤体内存在的状态 煤体是一种复杂的多孔性固体，包括原生孔隙和运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自由空间和孔隙表面。 煤层中 瓦斯赋存两种状态： 游离状态 吸附状态 吸着状态 吸收状态 二、煤层中瓦斯垂直分带 形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。 垂直分为四带： CO2- N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。 名 称 气 带 成 因 瓦斯成分 % N2 CO2 CH4 CO2— N2带 生物化学—空气 20～80 20～80 (10 N2带 空气 ＞80 (1020 (20 N2—CH4带 空气—变质 ??～80 (10～20 ??～80 CH4带 变质 (20 (10 ＞80 可以根据下列指标中的任何一项确定。 （1）煤层的相对瓦斯涌出量等于2～3m3/t处； （2）煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%（体积比）； （3）煤层内的瓦斯压力为0.1～0.15MPa； （4）煤的瓦斯含量达到下列数值处：长焰煤1.0～1.5 m3/t（C.M.），气煤1.5～2.0m3/t（C.M.），肥煤与焦煤2.0～2.5m3/t(C.M)，瘦煤2.5～3.0m3/t(C.M.)，贫煤3.0～4.0m3/t(C.M.)，无烟煤5.0～7.0m3/t(C.M.)（此处的C.M.是指煤中可燃质既固定碳和挥发分） 三 影响煤层瓦斯含量的因素 煤的瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量（标准状态下的瓦斯体积），单位为 m3/m3(cm3/cm3)或 m3/t(cm3/g)。 煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。 主要影响因素： 1、煤的吸附特性 煤的吸附性能决定于煤化程度， 一般情况下煤的煤化程度越高，存储瓦斯的能力越强。 2、.煤层露头 煤层如果有或曾经有过露头长时间与大气相通，瓦斯含量就不会很大。反之，如果煤层没有通达地表的露头， 3、煤层的埋藏深度 煤层的埋藏深度越深，煤层中的瓦斯向地表运移的距离就越长，散失就越困难 4、围岩透气性 煤系岩性组合和煤层围岩性质对煤层瓦斯含量影响很大。如果围岩为致密完整的低透气性岩层，围岩的透气性差，所以煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大。反之，围岩由厚层中粗砂岩、砾岩或裂隙溶洞发育的石灰岩组成，则煤层瓦斯含量小。 5、煤层倾角 6、地质构造 7、水文地质条件 四、煤层内的瓦斯压力 瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。 瓦斯压力测定：打钻、封孔、测压 瓦斯带内瓦斯压力变化规律： 末受采动影响的煤层内的瓦斯压力，随深度的增加而有规律地增加，可以大于、等于或小于静水压。 瓦斯压力梯度： gp=(P2-P1)/（H2-H1） （9-2-1） 则 P=gp(H-H1)+P1 (9-2-2a) 或 P= gp (H-H0)+P0 (9-2-2b) 式中 P—预测的甲烷带内深H(m)处的瓦斯压力，MPa gp—瓦斯压力梯度，MPa/m P1，P2—甲烷带内深度为H1、H2(m)处的瓦斯压力，MPa。 P0--甲烷带上部边界处瓦斯压力，取0.2MP