煤层瓦斯的生成与赋存

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1、煤矿瓦斯灾害防治煤层瓦斯的生成与赋存瓦斯是煤矿安全的“第一杀手”表新中国成立以来的100人以上的矿难序号时间地点性质死亡人数１1950年2月27日8：45河南宜洛煤矿老李沟井瓦斯爆炸187２1954年12月6日内蒙古包头大发煤矿瓦斯爆炸、煤尘爆炸、火灾104３1960年5月14日同华煤矿发生煤量1000t的突出125４1960年11月28日17：55河南平顶山矿务局龙山庙矿瓦斯煤尘爆炸187５1960年12月15日12：40中梁山煤矿南井瓦斯煤尘爆炸124６1975年5月11日8：11陕西铜川矿务局焦坪煤矿前卫井瓦斯煤尘爆炸死亡101７19

2、77年2月24日9：18江西丰城矿务局坪湖煤矿瓦斯爆炸死亡114８1981年12月24日17：00河南省平顶山矿务局五矿瓦斯煤尘爆炸133９1991年4月21日16：05山西省洪洞县三交河煤矿瓦斯煤尘爆炸147101994年1月24日11：25黑龙江鸡西矿务局二道河子煤矿多种经营公司七井瓦斯爆炸99(含37名女)111996年11月27日12：09山西省大同市新荣区郭家窑乡东村煤矿瓦斯煤尘爆炸114122000年9月27日20：30贵州省水城矿务局木冲沟煤矿四采区41114机巷瓦斯爆炸162132002年6月20日黑龙江鸡西矿务局城子河煤矿

3、西二采区瓦斯爆炸死亡124142004年10月20日河南郑州大平煤矿瓦斯爆炸148152004年11月28日陕西省铜川矿务局陈家山煤矿瓦斯爆炸166162005年2月14日辽宁省阜新矿务局孙家湾煤矿瓦斯爆炸214172005年12月7日河北唐山市刘官屯煤矿瓦斯爆炸108182007年12月5日山西省临汾市洪洞县新窑煤矿瓦斯煤尘爆炸105瓦斯爆炸后果举国震惊，世界震惊。严重危害社会的安定，损害了国家的形象。温家宝总理看望陕西省铜川矿务局陈家山矿难家属。四川省2007年1～12月份瓦斯事故统计表全省合计乡镇煤矿国有重点备注起数死亡人数起数死亡人

4、数起数死亡人数乡镇煤矿为9万吨以下矿井2264216014第一节煤矿瓦斯的基本认识1.1瓦斯的定义瓦斯是指在煤矿生产过程中，从煤层、岩层和采空区放出的，以甲烷（CH4）为主要成分的各种有害气体的总称。主要成分：甲烷（主要成分）、二氧化碳、氮气，还有少量的乙烷、乙烯、氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和二氧化硫等。我国规定：矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体叫瓦斯。狭义而言：瓦斯有时专指甲烷。1.2瓦斯的生成煤的形成大可分为两个时期或阶段：第一阶段：泥炭化阶段，生成的气体物质主要为CH4、CO2和H2O。这一过程发生于地表附近，生成的

5、气体大部分散失于大气中。第二阶段：煤化作用阶段，是煤质变化成气时期。生成的气体物质主要为CH4、CO2。煤层瓦斯瓦斯沿深度呈带状分布：当煤层有露头或在冲冲积层下有含煤地层时，煤化过程生成的瓦斯经煤层、上覆岩层和断层不断由煤层深部向地表运移；而地表的空气和生物化学生成的气体，则由地表向煤层深部渗透和扩散。由于这两种反向运移的结果，造成了煤层瓦斯组分沿赋存深度的带状分布。如下图1-3所示。图1-3顿巴斯煤田煤层瓦斯组分在各瓦斯带中的变化Ⅰ－氮气－二氧化碳带；Ⅱ－氮气带；Ⅲ－氮气－甲烷带；Ⅳ－甲烷带瓦斯带的前三带统称为瓦斯风化带。瓦斯风化带下部边

6、界煤层中甲烷组分含量为80%；煤层瓦斯压力为0.1~0.15MPa，煤的瓦斯含量为2—3%（烟煤）和5—7%(无烟煤)；在瓦斯风化带开采煤层时，其相对瓦斯涌出量一般不超过2m3/t。图1-4各煤化阶段甲烷生成量曲线由上图1-4可以看出，成煤过程生成的瓦斯量是很大的，最高可达300～400m3/t，但煤矿开采实践表明。煤层瓦斯含量一般不超过20～30m3/t，由此看来，成煤过程生成瓦斯的绝大部分已经逸散到大气中，扩散到煤层围岩或运移至储气构造形成煤层气田。1.3瓦斯生成的影响因素及其分析在煤化作用过程中，瓦斯将不断地产生，煤化作用程度越高，累

7、积产生的瓦斯量就越多，其主要原因是：第一，煤层瓦斯的伴生量直接依赖于煤化作用程度；第二，随着煤化作用程度的加深．煤的气体渗透率下降，煤的储气能力提高，气体沿煤层向地表运移能力减弱；第三煤化作用程度越高，煤中微孔隙和超微孔隙所占比例提高，煤的吸附能力增强。因此．煤化作用程度不仅影响瓦斯的生成量，而且对瓦斯的吸咐能力也有影响。在成煤初期，褐煤的结构疏松，孔隙率大，瓦斯分子能渗入煤体内部，但是，由于该阶段瓦斯生成量较少且不易保存，煤中实际所含瓦斯量并不大。在变质作用过程中，由于地应力的作用，煤的孔隙率减少，煤质渐趋致密，如长焰煤，其孔隙和比表面积

8、都比较小，所以吸咐瓦斯的能力并不大，其吸附量一般在：20m3/t～30m3/t。随着变质作用程度提高，在高温、高压作用下，煤体内部因干馏作用而生成许多微孔隙，使煤的表面积到无烟煤