瓦斯地质学第二章 瓦斯地质基础.ppt

六、煤孔隙结构测定 2.4.2 煤孔隙的测定 压汞法煤显微结构测定：利用注入汞的方法测量孔径分布曲线以及孔容、孔面积、排替压力等参数。其测定范围：37～75000埃。压汞仪是通过对放入其中的样品在一定范围内由小到大逐步施加压力并记录在加压过程中注入样品孔隙中汞的体积得到压力与注入汞体积之间的关系曲线。 低温液氮吸附法，该方法能测定煤样微孔及小孔的分布特征和孔隙结构特征，并能给出比表面积。低温氮吸附法能更好地反映孔径小于100nm的孔径分布特征。 1 * 1 * 矿井瓦斯涌出量是指在矿井生产过程中涌入采掘空间的瓦斯数量。它是确定矿井瓦斯等级、进行矿井通风计算等方面的依据。 矿井瓦斯涌出量有两种表示方法： (1) 绝对瓦斯涌出量：是指矿井在单位时间内涌出的瓦斯体积，单位是m3/min或m3/d。 (2) 相对瓦斯涌出量：是指在矿井正常生产条件下平均每采一吨煤所涌出的瓦斯体积，单位是m3/t。 1 * 1 * 一般涌出：由采落煤炭和煤层、岩层的新鲜暴露面，通过孔隙、裂隙，缓慢、长时间的涌出。 特殊涌出：采掘时，在极短的时间内，瓦斯又煤体、围岩内突然、大量的涌出，有时还伴有煤粉、煤块和岩石等。包括煤与瓦斯突出、瓦斯喷出。 瓦斯（CO2）喷出 从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯（CO2）异常涌出的现象。在20m巷道范围内，涌出瓦斯量≥1.0m3/min，且持续时间在8h以上时，该采掘区即定为瓦斯（CO）喷出危险区域。 1 * 1 * 1 * 1 * 1 * 1 * 1 * 1、煤与瓦斯(突出)特点： (1)突出的煤可抛出一定距离，由数米到数十米，有时煤有拐弯抛出现象； (2)突出煤体的堆积坡度小于煤的自然安息角，具有明显分选现象；(3)煤体破碎程度高，有大量粉煤和极细粉尘(4)伴随大量瓦斯涌出，采区或总回风流中瓦斯浓度超限，甚至出现瓦斯逆流。 (5)突出时具有明显动力效应，如破坏突出时有明显的动力效应，如破坏井巷设施、推翻矿车、搬运巨石等； （6）突出后的空洞多数位于巷道上方或上偶角，形状多为口小腔大的梨形、倒瓶形等。 1 * 1 * 1 * 1.以瓦斯为主导作用的假说 如“瓦斯包”说；突出波说；裂缝堵塞说；瓦斯膨胀说；卸压瓦斯说；煤结构不均匀说；瓦斯水化合物说；火山瓦斯说；瓦斯粉煤说；瓦斯解吸说等。 2.以地压为主导作用的假说 如岩石变形潜能说；集中应力说；震动波动说；应力叠加说；放炮突出说；顶底板位移不均匀说；拉应力波说等。 3.化学本质假说 如认为瓦斯突出是由于煤在很大的深度内变质时发生的化学反应而引起的。即由于煤的变质，所以在爆炸性化学转化的物质（爆炸的煤）的介稳区，能呈现链锁反应，度迅速地形成大量的CO-2和CH4，从而引起爆炸——煤与瓦斯突出；又如认为煤在形成时有许多重碳（原子量13）及带氢同位素（原子量2）的重水，所形成的重的煤同位素称为“重煤”原子，当进行采掘时，能发生突出；再如认为瓦斯突出现象，是以煤层中不断进行的复杂地质化学过程及伴生的经常的瓦斯生成过程为基础的，突出按退化爆炸型链锁反应进行。 1.综合假说 这是目前国内外多数研究者的观点，即煤与瓦斯突出是由地应力、瓦斯和煤的物理力学性质等因素综合作用的结果。地应力是指煤层中煤体所受到的地层应力，其来源包括构造应力、地层自重应力和采动应力。瓦斯因素是指煤层中的瓦斯含量和瓦斯压力。煤的物理力学性质主要指煤的破坏程度、煤体抵抗破碎的力学性能（抗压、抗拉、抗剪强度和弹性模量等）及煤层透气性能等。上述三个因素是相互紧密联系在一起的，至于彼此间在数量上如何组合并决定突出的条件，则还没有了解清楚。但地应力和瓦斯是发生突出的能量是肯定的。 1 * 1 * 1 * 1 * 1 * 1 * 1 * 1.准备阶段 弹性变形潜能和瓦斯的积聚，工作面附近煤体处于临界应力状态，孔隙和裂隙增加，但尚未破坏与煤体的力的联系。 2.发动阶段 随着采掘工作的进行，使工作面附近的高应力煤层迅速破坏，伴随着裂隙的产生，煤的破碎，并导致瓦斯的剧烈解吸和煤的进一步破碎和粉化。 3扩展阶段 弹性变形能和瓦斯能的共同作用下，使煤体更迅速和连续的破坏，并形成煤和瓦斯混合流抛出。 4.停止阶段 煤体破坏停止，瓦斯从突然出孔洞和突出物中的涌出逐逝减弱，瓦斯煤混合物沿巷道的移动停止。 1 * 1 * 1 * 1 * 1.准备阶段 弹性变形潜能和瓦斯的积聚，工作面附近煤体处于临界应力状态，孔隙和裂隙增加，但尚未破坏与煤体的力的联系。 2.发动阶段 随着采掘工作的进行，使工作面附近的高应力煤层迅速破坏，伴随着裂隙的产生，煤的破碎，并导致瓦斯的剧烈解吸和煤的进一步破碎和粉化。 3扩展阶段 弹性变形能和瓦斯能的共同作用下，使煤体更迅