《矿井瓦斯与防治》PPT课件

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1、1秦波涛安全工程学院矿井通风与安全MineVentilationandSafety中国矿业大学教学多媒体课件29.1概述9.2矿井瓦斯的生成及赋存9.3矿井瓦斯涌出9.4矿井瓦斯的喷出及预防9.5煤和瓦斯突出及其预防9.6矿井瓦斯爆炸及其预防9.7矿井瓦斯检测及监测9.8矿井瓦斯抽放第9章矿井瓦斯防治39.1概述9.1.1.矿井瓦斯的概念广义：井下有害气体的总称。来源：煤岩内赋存的气体生产过程中产生的气体井下空气与矿物及其他材料反应产生的气体放射性物质衰变产生的惰性气体氡（放射性）和氦狭义：由于煤层中的瓦斯一般以甲烷为主

2、，所以在煤矿中矿井瓦斯专指甲烷49.1.2.甲烷的性质无色、无味，微溶于水；可燃性、爆炸性(1675,5%-16%)、窒息性；煤矿开采条件一定时，还能发生煤与瓦斯突出。温室气体密度为0.716kg/m3，为空气密度的0.554倍；分子直径0.41nm，扩散速度是空气的1.34倍；高热值：55.67MJ/kg；（优质的清洁能源）低热值：50.17MJ/kg热导率：0.0306W/m°C（在20°C时0.0328W/m°C）；动力粘度：（10.26+0.0305t）×10.6Pa·s（温度t＝0～100°C）；59.2矿井瓦

3、斯的生成及赋存9.2.1煤层瓦斯的生成煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤过程中生成的，主要可以划分为两个生成阶段第一阶段：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。6第二阶段：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，泥炭转化为褐煤并进人变质作用时期，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个别煤层中也有一部分瓦斯是由于油气田的瓦斯的侵入造成的。如重庆的中梁山，陕西铜

4、川蕉坪矿区9.2.2煤层瓦斯赋存1、煤的孔隙特征煤的孔隙分类：微孔：直径<0.01µm，构成煤中的吸附容积小孔：直径＝0.01µm～0.1µm，构成毛细管凝结和瓦斯扩散空间中孔：直径＝0.1µm～1.0µm，构成缓慢的层流渗透区间大孔：直径＝1.0µm～100µm，构成强烈的层流渗透区间可见孔及裂隙：直径>100µm，构成层流及紊流混合渗透的区间渗透容积：小孔至可见孔的孔隙体积之和煤的孔隙率：吸附容积与渗透容积之和称为总孔隙体积，总孔隙体积占煤的体积的百分比成为煤的孔隙率7煤样中的孔隙状况8我国一些煤矿的孔隙率值。一般煤

5、的孔隙率变化范围为6~20%。通常测量孔隙率的方法依赖于用一些渗透流体浸透内部孔隙。为了处理煤炭内的微孔，通常使用氦气作为渗透流体来得到有效孔隙率的最大值。三、瓦斯的赋存状态成煤过程中生成的瓦斯以游离和吸附这两种不同的状态存在于煤体中，通常称为游离瓦斯（freegas）和吸附瓦斯(absorbedgas)。游离状态也叫自由状态，这种状态的瓦斯以自由气体存在，呈现出压力并服从自由气体定律，存在于煤体或围岩的裂隙和较大孔隙(孔径大于10nm)内，如图所示。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。1

6、－游离瓦斯；2－吸着瓦斯；3－吸收瓦斯；4－煤体；5－孔隙三、瓦斯的赋存状态成煤过程中生成的瓦斯以游离和吸附这两种不同的状态存在于煤体中，通常称为游离瓦斯（freegas）和吸附瓦斯(absorbedgas)。1－游离瓦斯；2－吸着瓦斯；3－吸收瓦斯；4－煤体；5－孔隙吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上（吸着瓦斯）和煤的微粒结构内部(吸收瓦斯)。吸着状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纳米级的微细孔隙内，占据着煤分子结构的空位和煤分子之间

7、的空间，如同气体溶解于液体中的状态。三、瓦斯的赋存状态吸附瓦斯量的多少，决定于煤对瓦斯的吸附能力和瓦斯压力、温度等条件。吸附瓦斯在煤中是以多分子层吸附的状态附着于煤的表面，因此煤对瓦斯的吸附能力决定于煤质和煤结构，不同煤质对瓦斯的吸附能力如图。煤的瓦斯含量和温度、压力的关系，如图。该图是某一煤样的测定曲线。三、瓦斯的赋存状态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。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，一部

8、分瓦斯就由吸附状态转化为游离状态，这种现象叫做解吸。在现今开采深度内，煤层内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135、煤层瓦斯含量1）概念：单位体积或重量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量(标准状态下的瓦斯体积)，包括游离瓦斯和吸附瓦斯两部分2）影响因素煤岩结构(如透气性)和物理化学特性(如吸