矿井瓦斯防治ppt大纲

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1、本章的主要内容：瓦斯概念、煤层瓦斯赋存与含量、矿井瓦斯涌出、瓦斯喷出与突出、瓦斯爆炸与预防、瓦斯抽放本章的难点：瓦斯含量的概念和影响因素、瓦斯涌出量的概念和影响因素煤与瓦斯突出瓦斯爆炸及其预防教学难点：突出机理影响瓦斯爆炸浓度的参数瓦斯含量及瓦斯涌出量的影响因素第一节概述一、瓦斯的定义广义上：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。煤矿井下的有害气体有甲烷（沼气）、乙烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氮氧化物、氢、氮等，其中甲烷所占比重最大，在80％以上。

2、狭义上：矿井瓦斯单指甲烷。二、瓦斯的化学性质瓦斯的化学名称叫甲烷(CH4)，是无色、无味、无毒的气体。瓦斯混合到空气中后，既看不见，又摸不着，还闻不出来，只能依靠专门的仪器才能检测到。甲烷分子的直径为0.3758×10-9m，可以在微小的煤体孔隙和裂隙里流动。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。甲烷标准状态时的密度为0.716kg／m3，比空气轻，与空气相比的相对密度为0.554。瓦斯微溶于水。三、瓦斯的“三害一用”1．窒息：甲烷虽然无毒，但其浓度如果超过57％，

3、能使空气中氧浓度降低至10％以下。瓦斯矿井通风不良或不通风的煤巷，往往积存大量瓦斯．如果未经检查就贸然进入，因缺O2而很快地昏迷、窒息，直至死亡，此类事故在煤矿井不鲜见。2．燃烧爆炸：瓦斯在适当的浓度能燃烧和爆炸。3．突出：在煤矿的采掘生产过程中，当条件合适时，会发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出，产生严重的破坏作用，甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。4．利用：瓦斯可作为燃料和化工原料（碳黑和甲醛）。把煤层中的瓦斯抽到地面可以变害为利。四、事故案例湖南省嘉禾县何家山煤窑糊涂地认为瓦斯大时能用鼻子闻出来，他

4、们没有瓦斯检测设备，靠人闻瓦斯，1989年4月28日发生特大瓦斯爆炸事故，当场死亡17人。自1675年英国茅斯汀矿发生第一次大型瓦斯爆炸事故以后（我国最早关于瓦斯爆炸的文献记载见于1603年），世界各产煤国家都发生过各种损失程度的瓦斯爆炸事故。《天工开物》之《燔石》章论及竖井采煤在井下安装巨竹筒以排除瓦斯和巷道支护的技术。第二节煤层瓦斯赋存与含量一、瓦斯的成因与赋存（一）矿井瓦斯的成因煤矿并下的瓦斯主要来自煤层和煤系地层，关于它的成因学说有多种多样。但是．目前国内外多数学者认为煤中的瓦斯是在成煤的

5、煤化作用过程中形成的．即有机成因说。有机成因说认为：煤层瓦斯是腐植型有机物(植物)在成煤过程中生成的。成气过程可分为两个阶段。（1）生物化学成气时期：从植物遗体到泥炭居于生物化学成气时期。在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物（主要成分纤维素和木质素）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。由于这一过程发生于地表附近，上覆盖层不厚且透气性较好，因而生成的气体大部分散失于古大气中。随泥炭层的逐渐下沉和地层沉积厚度的增加，压力和温度也随之增加，生物化学

6、作用逐渐减弱并最终停止。（2）煤化变质作用时期：从褐煤到烟煤，直到无烟煤属于煤化变质作用成气时期。随着煤系地层的沉降及所处压力和温度的增加，泥炭转化为褐煤并进入变质作用时期，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。这个阶段中，瓦斯生成量随着煤的变质程度增高而增多。但在漫长的地质年代中，在地质构造(地层的隆起、浸蚀和断裂)的形成和变化过程中，瓦斯本身在其压力差和浓度差的驱动下进行运移，一部分或大部分瓦斯扩散到大气中，或转移到围岩内。所以不同煤田，甚至同一

7、煤田不同区域煤层的瓦斯含量差别可能很大。（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(1)游离状态：也叫自由状态，这种状态的瓦斯以自由气体存在，存在于煤体或围岩的裂隙和较大孔隙(孔径大于0.01um)内。游离瓦斯量的大小与贮存空间的容积和瓦斯压力成正比，与瓦斯温度成反比。（二）瓦斯在煤体内存在的状态（2）吸附状态：吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上（吸着瓦斯）和煤的微粒

8、结构内部（吸收瓦斯），吸着态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层；而吸收状态是瓦斯分子充填到几埃到十几埃的微细孔隙内，占据着煤分子结构的空位和煤分子之间的空间，如同气体溶解于液体中的状态（固溶体）。煤体中的瓦斯含量是一定的，但以游离状态和吸附状态存在的瓦斯量是可以相互转化的，这取决于温度和压力以及煤中水分等条件的变化。例如，当温度降低或压力升高时，一部分瓦斯将由游离状态转化为吸附状态，这种现象叫做吸附。反之，如果温度升高或压力降低时，