矿井瓦斯综合治理

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1、矿井通风与安全黑龙江科技学院张锦鹏Email:zhangjin_0067@sina.com安全工程学院第九章矿井瓦斯9.1瓦斯概述9.1.1矿井瓦斯概论1、概念：广义上指井下以甲烷（CH4）为主的有毒、有害气体的总称。狭义上指单独指甲烷。2、来源：煤层及围岩内赋存并能涌出到矿井中的气体；矿井生产中产生的气体如放炮产生的炮烟等；井下空气与煤、岩、矿用材料等反应生成的气体井下人员呼吸生成的气体。3、性质：无色、无味、无嗅的气体，可以燃烧或爆炸，微溶于水，扩散性，窒息性，标准状态下密度0.716kg/m3，为空气密度的0.554倍，无风时会首先积聚在巷道上部

2、。34、矿井瓦斯的危害矿井瓦斯的危害污染环境瓦斯窒息煤与瓦斯突出瓦斯爆炸瓦斯燃烧当CH4升至43%，O2降至12%，人感到呼吸困难；当CH4升至57%，O2降到9%以下，人短时间窒息死亡。当巷道或采场空气中的瓦斯浓度在5～15%范围内时，一旦存在点火源，将会引起瓦斯爆炸事故。当巷道内的瓦斯浓度低于5%或超过15%时，一旦存在点火源，会酿成瓦斯燃烧事故。当煤层瓦斯压力较高、地质构造复杂、地应力较大、煤体破坏严重时，在该地区采掘作业时易发生煤与瓦斯突出。CH4是仅次于氟利昂的温室气体，产生的温室效应是CO2的25～30倍，时效长达100～150年之久。49

3、.2煤层瓦斯赋存与含量9.2.1瓦斯成因瓦斯成因在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过65℃的条件下，被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。泥炭时期埋深不大，生成的瓦斯通过渗滤和扩散排放到大气中，因此，生物化学作用产生的瓦斯一般不会保留在煤层内。生物化学成气时期煤化变质作用时期随着煤系地层的沉降及所处压力和温度的增加，泥炭转化为褐煤.有机物在高温、高压作用下，处于变质造气时期，挥发分减少，固定碳增加，生成的气体主要为CH4和CO2。59.2.2瓦斯在煤体内存在状态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

4、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。69.2.3煤层瓦斯垂向分带各带气体组分瓦斯风化带下部边界确定煤层内的瓦斯压力为0.1～0.15MPa在瓦斯风化带开采煤层时，煤层的相对瓦斯涌出量达到2m3/t煤的瓦斯含量达到2～3m3/t（烟煤）和5～7m3/t（无烟煤）煤层内的瓦斯组分中甲烷组分含量达到80%（体积比）氮气—二氧化碳带、氮气带、氮气—甲烷带统称为瓦斯风

5、化带瓦斯风化带下部边界的确定89.2.4煤层瓦斯含量主要决定因素1）、煤的碳化程度在碳化作用过程中，不断地产生瓦斯，碳化程度越高，生成的瓦斯量越多。相同的条件下，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量越大。煤的平均甲烷含量与其变质程度的定量关系曲线2）、煤层的赋存状态（a）露头成煤的地质年代中，若有露头长时间与大气相通，瓦斯沿煤层流动，煤层瓦斯往往沿煤层露头排放，瓦斯含量大为减少。（b）煤层倾角∵∴煤层倾角愈大，煤层瓦斯含量愈低。Exp:芙蓉矿，北翼：40°~80°,南翼：6°~12°，（c）埋藏深度埋深增加，地应力增高，煤层的透气性变差，瓦斯向地表运移距离增

6、加，有利于封存瓦斯。在近代开采深度内，CH4带，，但是如果埋藏深度继续增大，瓦斯含量增加的速度将要减慢而趋于常量。3)、煤层和围岩的透气性煤层围岩是指煤层直接顶、老顶和直接底板等在内的一定厚度范围的层段。煤层围岩对瓦斯赋存的影响，决定于它的隔气、透气性能。当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、油母页岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；顶板为多孔隙或脆性裂隙发育的岩石，如砾岩、砂岩时，瓦斯容易逸散。exp:北京京西煤矿，不论是下侏罗统或是石炭二叠系的煤层，尽管煤的牌号为无烟煤，由于煤层顶板为12～16m的厚层中粒砂岩，透气性好，因此煤层瓦斯含量小，矿井瓦

7、斯涌出量低。4)、地质构造是影响煤层瓦斯含量的主要因素之一。表现：一方面是造成了瓦斯分布的不均衡，另一方面是形成了有利于瓦斯赋存或有利于瓦斯排放的条件。(1)褶皱构造褶皱的类型、封闭情况和复杂程度，对瓦斯赋存均有影响。当煤层顶板岩石透气性差，且未遭构造破坏时，背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造，背斜轴部的瓦斯会相对聚集，瓦斯含量增大。形成“气顶”。在向斜盆地构造的矿区，顶板封闭条件良好时，瓦斯沿垂直地层方向运移是比较困难的，大部分瓦斯仅能沿两翼流向地表。煤包、地垒、地堑都为高瓦斯区。（2）断层断层破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦斯运移条件发生变化。

8、有的断层有利于瓦斯排放，也有的断层对瓦斯排放起阻挡作用，成为逸散的屏障。前者称开放型断层，后者