《矿井瓦斯与防治》PPT课件

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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19.1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29.1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

2、以甲烷为主，所以在煤矿中矿井瓦斯专指甲烷39.1.2.甲烷的性质无色、无味，微溶于水，标准状况下100L水可溶解5.56L甲烷；可燃性、爆炸性、窒息性；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；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）；49.2矿井瓦斯的生成及赋存9.2.1煤层瓦

3、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。5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CO29.2.2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

4、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62、煤层瓦斯垂向分带：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，使煤层瓦斯呈现出垂直

5、分带特征表9-1煤层瓦斯垂直分带及各带气体成分气带名称（从上往下）气带成因瓦斯成分％N2CO2CH4CO2－N2生物化学－空气20～8020～80<10N2空气成因>80<10~20<20N2-CH4变质成因20~80<10~2020~80CH4变质成因<20<10>807瓦斯风化带：“CO2－N2”、“N2”、“N2-CH4”三带统称瓦斯风化带。瓦斯风化带内的井、区为低瓦斯井、区。甲烷带：位于瓦斯风化带下边界以下的瓦斯带。甲烷带内煤层瓦斯压力、含量随埋藏深度的增加而增长，存在特殊瓦斯涌出形式：瓦斯喷出和煤与

6、瓦斯突出。3、瓦斯在煤体内存在的状态游离瓦斯：以自由气体形式存在；吸附瓦斯：分为吸着状态与吸收状态；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84、煤层瓦斯压力概念：煤层裂隙和孔隙内由于气体分子热运动撞击所产生的作用力意义：煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量、瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数测量原理：打一穿透待测煤层(或直接打在煤层中)的钻孔，插入一根测压管(5mm一12mm的铜管或10mm～13mm的镀锌铁管)后再把钻孔封堵好，在测压管的外端接上压力表，待压

7、力稳定后就可以读取瓦斯压力值95、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(如吸附性能)；成煤后的地质运动和地质构造；煤层的赋存条件。103）煤的瓦斯含量确定煤内游离瓦斯含量Xy(m3/t煤)式中V——煤的渗透容积，m3/t煤；P——瓦斯压力，kPa；T0——标准状况下的绝对温度(273K)；T——瓦斯的绝对温度；P0——标准状况下的压力，等于101.3kPa；ξ——瓦斯的压缩系数11

8、煤的吸附瓦斯含量煤的表面积是很大的，每克煤有数十至二百m2，其中微孔表面积占绝大多数，吸附瓦斯量主要取决于微孔隙表面积、瓦斯压力与温度。而煤的吸附瓦斯不服从气体定律，而服从朗缪尔吸附方程。按朗缪尔方程计算并考虑煤中水分、可燃物的百分比，温度的影响：式中p——瓦斯压力，MPa；a——在该温度下，极限吸附量，m3/t可燃物；b——取决于温度和煤的吸附性能常数，kPa-1。12A,W——煤中的灰分与水分，