《矿井瓦斯防治》ppt课件

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1、第五章矿井灾害防治第二节矿井瓦斯防治一、矿井瓦斯基本知识（一）概述1、瓦斯的概念矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。它是一种混合气体：（1）甲烷(CH4)占80～90%（2）其他烃类如乙烷、丙烷，以及CO2H2、CO等气体瓦斯从安全角度可以将这些组分划分为四类。①可燃性气体：甲烷等同系烷、烃、H2、COH2S等②有毒性气体：如H2SCOSO2NH3NONO2③窒息性气体：N2CH4CO2H2④放射性气体：氡气2、瓦斯的基本性质（1）瓦斯是无色、无味、无臭、无毒的气体。（2）甲烷分子非常小其分子的直径为0.3758×10-9m，

2、可以在微小的煤体孔隙和裂隙里流动。（3）瓦斯具有扩散性，其扩散速度是空气的1.34倍，从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散到巷道空间。（4）甲烷的比重为0.554，比空气轻，如果巷道上部有瓦斯涌出源，且风速低时，容易在顶板附近形成瓦斯积聚层。（5）瓦斯具有窒息性。甲烷虽然无毒，但其浓度增加，可相对地使氧气浓度下降。当空气中瓦斯浓度达19%时，氧气下降为17%，在劳动时使人感到呼吸困难；当瓦斯浓度达到43%时，氧气下降为12%，使人发生窒息；当瓦斯浓度超过57%时，氧气降低至10%以下，使人立即死亡。（6）瓦斯具有燃烧和爆炸性。一般情况下，瓦斯浓度在5%—16%时，遇火即爆

3、炸。当瓦斯浓度在5%以下或在16%以上时，遇火不爆炸只燃烧。瓦斯是一种可燃性气体，浓度达到一定范围还会爆炸，按瓦斯在空气中发生燃烧的性状不同，可将它分为三个区间：①助燃区间瓦斯浓度0—5%之间，能发生氧化燃烧反应，不能形成持续火焰，只能起到助燃作用。②爆炸区间浓度5%—16%之间，遇火发生爆炸。③扩散燃烧区间浓度大于16%，此区间内瓦斯瓦斯空气的混合气体无法直接被点燃，但与新鲜空气混合时，可在混合界面上被点燃并形成稳定的火焰，称为扩散燃烧。(二)煤层瓦斯赋存与含量1.矿井瓦斯的生成在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O

4、；在以后的煤化变质过程中，有机物在高温、高压作用下，挥发分减少，固定碳增加，这时生成的气体主要为CH4和CO2。据粗略估计，每生成一吨烟煤同时可伴生600m3以上的甲烷。由长烟煤变成无烟煤时，每吨又可伴生240m3的甲烷。煤的变质程度越高，瓦斯含量越高。2.瓦斯在煤层中的赋存状态煤是一种复杂的多孔性固体，有着由十分发达的、大小不同的孔隙和裂隙形成的巨大的自由空间和空隙表面积，瓦斯以游离和吸附两种状态存在于煤体内。游离状态(也称自由状态)：是指瓦斯以自由气体状态存在于煤层或围岩的孔隙、裂缝与空洞中。吸附状态(也称结合状态)：按其结合的形式不同，分为吸着和吸收两种。

5、吸着状态：是在孔隙表面的团体分子引力作用下，气体分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层；吸收状态：是瓦斯分子已深入到煤分子团内部，如同气体溶解于液体中的状态。游离状态与吸附状态的瓦斯不是固定不变的，在一定条件下，二者是可以相互转化的。当外界压力降低或温度升高时，一部分吸附瓦斯可转化为游离瓦斯，这种现象叫做解吸；当外界压力增加或温度降低时，一部分游离瓦斯可转化为吸附瓦斯，这种现象叫做吸附。在现今开采深度内，煤层中的瓦斯主要是以吸附状态存在，游离状态的瓦斯只占总量的10%左右。随着开采，大量的吸附瓦斯会转变为游离瓦斯，且这一过程不断重复，因此，回采时瓦斯会不断

6、涌出。3.煤层瓦斯含量（1）定义：煤层瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自然状态下所有的瓦斯的数量，其单位为m3/m3或m3/T。（2）煤层瓦斯含量的大小取决于两方面：一是成煤和变质过程中瓦斯生成量的多少；二是瓦斯能被保存下来的条件。（起主要作用，决定煤层中瓦斯含量的大小）（3）影响煤层瓦斯含量的因素①煤田地质史煤田地层上升，增加瓦斯向地表扩散，煤层瓦斯含量小。煤田地层下沉，缓解瓦斯向地表扩散，煤层瓦斯含量大。②地质构造封闭型的，有利于瓦斯存储。开放型的，有利于瓦斯排放。③煤层的赋存条件埋藏深度、倾角、有无露头对瓦斯含量有重要影响。同一煤层内瓦斯含量随深度增加而增

7、大，倾角越小，瓦斯运移路程越长，煤层瓦斯含量越大，有露头，易排放，含量低。④煤的变质程度变质程度越高，生成瓦斯量越大，其他条件相同时，瓦斯含量就越大。⑤煤层围岩的性质围岩致密、完整不透气，易保存瓦斯。⑥水文地质条件地下水活跃的地区，裂隙比较发育，且处于开放状态，为瓦斯排放提供了通道，地下水在漫长的地质历史时期，也可以带走大量瓦斯，降低煤层瓦斯含量。地下水对矿物质的溶解和侵蚀，会造成底层的天然卸压，使得煤层及围岩的透气性增大，增大瓦斯的散失量。(三)矿井瓦斯涌出量1.矿井瓦斯涌出形式（1）普通涌出在时间与空间上比较均匀、普遍发生的不间断涌出，它是矿井正常状态下的涌

8、出。（2）