矿井瓦斯防治教案

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1、中国煤矿安全生产网http://www.mkaq.org安徽理工大学教案课程名称矿业瓦斯防治任课教师石　必　明院(系、部)　能源与安全学院　教研室安全工程　　中国煤矿安全生产网http://www.mkaq.org第1次课日期周次1星期2学时第一部分矿井瓦斯防治技术重点：瓦斯的概念及性质，瓦斯的成因，瓦斯赋存规律。难点：瓦斯赋存和运移规律。第1章煤层瓦斯赋存与含量§1.1矿井瓦斯的概念与性质一、矿井瓦斯的含义广义：井下除正常空气的大气成份以外，涌向采矿空间的各种有毒、有害气体总称。狭义：煤矿生产过程中从煤、岩内涌出的，以甲烷为主要成份的混

2、合气体总称。矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等。由于甲烷（俗称沼气）是矿井瓦斯的主要成分，因而人们习惯上所说的瓦斯，通常指甲烷而言。来源：（1）煤、岩层涌出（烷烃、环烷烃、芳香烃）；（2）生产过程中产生（CO2、NO2、H2等）（3）井下化学、生物化学反应生成（CO2、H2S、SO2）；（4）放射性元素蜕变过程生成（Rn、He等）二、CH4的性质无色、无味、无嗅

3、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）、424.5Kg/m3（液态）相对空气密度：0.554,难溶入水:101.3KPa,20℃,3.31l/100lH2O三、CH4的危害及其经济价值1、危害性（1）燃烧、爆炸（2）窒息中国煤矿安全生产网http://www.mkaq.org（3）喷出、突出2、重要能源CH4+2O2CO2+2H2O+Q1m3CH437022.2kJ相当于1~1.5Kg烟煤。重要的化工原料。§1.2煤层瓦斯的成因　　有机源气体-----腐植有机物（高等植物）成

4、煤过程。煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的两个阶段：（1）生物化学阶段（从植物遗体到泥炭）隔绝空气微生物4C6H10O57CH4+8CO2+C9H6O+3H2O(纤维素)特点：埋藏浅，覆盖层胶结不好，煤层保存气体少。（2）变质阶段（从泥炭到烟煤）泥炭褐煤烟煤无烟煤如：4C16H18O5C57H56O10+4CO2+3CH4+2H2O（褐煤））C57H56O10C54H42O5+CO2+2CH4+3H2O（烟煤））（褐煤））C54H42O5C13H4+2CH4+H2O（无烟煤））（烟煤））v特点：（1）碳化过程生成的大量气体。

5、初期：主要为CO2，CH4不多。随着碳化程度的提高，CO2减少，CH4增多，同时生成重烃。（2）碳化的同时，煤的物质分子式、结构发生变化；（3）因覆盖层增厚，生成的气体大多得以保存。但煤层瓦斯含量远小于生成量。减少的原因:（1）地质构造运动；中国煤矿安全生产网http://www.mkaq.org（2）运移到适于贮存地点，形成气藏；（3）溶解于水中（长久地质年代过程中）；（4）逸散于大气中（从煤层露头）。（3）其它主要气体ØCO2成因：①变质生成。易逸散于大气中，溶解于水，生成碳酸盐，所以，深部煤层中很少含有CO2；②生物化学作用，浅部生

6、物圈内（微生物生化作用）；③火山活动，岩浆接触变质，生成大量CO2。如：窑街、营城局；④煤氧化。特别是煤的低温氧化。ØN2来自大气。与氩的比例与空气一致。ØHe放射性元素蜕变的产物。§1.3煤层瓦斯赋存的垂直分带性煤层瓦斯主要成分：CH4、CO2、N2。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。瓦斯空气-1000m-800m-600m-400m-200m四带：CO2-N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。现场实际过程中，将前三带总称为

7、瓦斯风化带。中国煤矿安全生产网http://www.mkaq.orgCO2－N2带N2带N2－CH4带CH4带瓦斯风化带瓦斯垂直分带性煤层垂向各带气体组份表v划分的意义：掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。规律：①瓦斯风化带内，涌出量与深度之间无规律性。②瓦斯风化带内，无突出危险性。③在CH4带内，瓦斯风化带下界深度确定依据：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

8、.1～0.15MPa；（4）煤的瓦斯含量达到下列数值处：长焰煤1.0～1.5m3/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