【采矿课件】第一章矿井瓦斯灾害防治VIP专享VIP免费

第1页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共21页课程教案第2页共21页第1页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共21页第3页共21页第2页共21页图1-1-l顿巴斯煤田煤层瓦斯组分在各瓦斯带中的变化I—N2-CO2；II—N2；III—N2-CH4；IV—CH4图1-1-2煤体中瓦斯的赋存状态示意图1-自由瓦斯；2-吸着瓦斯；3-吸收瓦斯编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共21页第一章矿井瓦斯灾害防治矿井瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的主要自然因素之一。本章在阐述瓦斯的赋存状况、涌出形式与瓦斯灾害形式等基本理论的基础上，着重介绍矿井瓦斯防治的有关措施。第一节基本概念和理论概述一、矿井瓦斯的定义及性质1．矿井瓦斯的定义矿井瓦斯是指从煤层或岩层中放出或生产过程中产生并涌入到矿井内的各种气体。其基本成分是甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2），还有少量的硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）、氢气（H2）、二氧化硫（SO2）及其它碳氢化合物气体。2．矿井瓦斯的性质瓦斯是无色、无味、无臭、无毒的气体。瓦斯在大气压力为101.325KPa，温度为0℃的标准状态下，容重为0.716kg/m3。瓦斯比空气轻，其比重为O.554，因此在煤矿井下常积聚在巷道顶部或上山迎头。瓦斯不助燃，但条件适宜时能发生燃烧和爆炸。二、矿井瓦斯的成因和分带1．矿井瓦斯的成因煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的,是与煤炭共生的气体产物。成气过程可分为两个阶段。第一阶段为生物化学成气时期，第二阶段为煤化变质作用时期。2．煤层瓦斯垂直分带根据井下煤层瓦斯组分和含量，将煤层瓦斯按赋存深度不同自上而下分为4个带：N2—CO2带、N2带、N2—CH4带和CH4带（见图1-1-1）。瓦斯风化带的深度取决于煤层的地质条件和赋存状况，如围岩性质、煤层露头、断层、煤层倾角、地下水活动等。围岩透气性越大、煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下水活动越剧烈，则瓦斯风化带下部边界就越深。有露头的煤层往往比无露头的隐伏煤层瓦斯风化带深。三、煤层瓦斯的赋存状态1．瓦斯的赋存状态矿井瓦斯在煤、岩层中以两种状态存在，即自由状态和吸附状态，如图1-1-2所示。第4页共21页第3页共21页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共21页自由状态又称游离状态，是指瓦斯以自由气体状态存在于煤、岩层的裂隙或空洞之中。吸附状态分为两种形式，即吸着状态和吸收状态。吸着状态由气体分子和固体分子之间的引力造成，瓦斯分子被吸着在煤体或岩体孔隙表面上，形成瓦斯薄膜。以吸着状态存在的瓦斯称吸着瓦斯。吸收状态的瓦斯被溶解于煤体或岩体之中，类似气体溶解于液体之中。以吸收状态存在的瓦斯称吸收瓦斯。2．影响煤层瓦斯含量的因素煤层瓦斯含量是指单位质量（或体积）煤在自然状态下所含有的瓦斯量（标准状态下的瓦斯体积），单位为m3/m3或m3/t。影响煤层瓦斯含量的因素有以下几个方面：（1）煤田地质史。（2）地质构造。（3）煤层的赋存条件。（4）煤层的围岩性质。（5）煤的变质程度。（6）岩浆活动。（7）水文地质条件。总之，影响煤层瓦斯含量的因素是多种多样的。在矿井瓦斯管理工作中，必须结合本井田或本矿具体情况，做全面的调查和深入细致的分析研究，找出影响本煤田、本矿井瓦斯含量的主要因素，作为预测瓦斯含量和瓦斯涌出量的参考。3.煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。它是决定煤层瓦斯含量的一个主要因素，当煤吸附瓦斯的能力相同时，煤层瓦斯压力越高，煤中所含的瓦斯量也就越大。在煤与瓦斯突出的发生、发展过程中，瓦斯压力起着重大作用。四、矿井瓦斯的涌出1．矿井瓦斯涌出形式瓦斯从煤层或围岩中涌出的形式有两种：（1）普通涌出。随着采掘工作的不断进行，瓦斯从煤层或围岩中不断地向采掘空间涌出。其特点是：范围大、时间长、量均匀，速度缓。普通涌出是煤矿瓦斯涌出的主要形式。（2）特殊涌出。包括瓦斯的喷出和煤与瓦斯突出。其特点是涌出地点为局部地点，涌出时间短、速度快、量大而集中、有机械...