任务一煤层瓦斯含量及其测定【主要内容】一、瓦斯的生成二、瓦斯在煤体中的存在状态三、煤层瓦斯含量及其影响因素四、煤层的瓦斯垂直分带五、实训与操作生产时期井下煤层瓦斯含量的直接测定法一、瓦斯的生成瓦斯的成因有多种假说，多数人认为，煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤过程中生成的。煤的形成大致可划分为两个阶段。第一阶段，泥炭化阶段，是生物化学成气时期。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的条件下，在其本身含有的氧气和微生物的作用下，进行着缓慢的氧化分解过程，其最终产物决定于有机物的成份，主要为、和。这一过程发生于地表附近，生成的气体大部分散失于大气中。随地层沉积厚度的增加，生物化学作用终止。第二阶段，煤化作用阶段，是煤质变化成气时期。有机物在高温、高压作用下，挥发份减少，固定碳增加。这时生成的气体主要为和。这个阶段中生成的瓦斯，由于煤的物理化学性质变化和埋藏于地表以下而得以保存在煤层内。在以后的地质年代中，地层的隆起、浸蚀和断裂以及瓦斯本身在地层内的流动，一部分或大部分瓦斯扩散到大气中，或转移到围岩内。在适合的条件下能形成煤气田。所以不同煤田，甚至同一煤田的不同地点的瓦斯含量可以差别很大。由植物变成煤炭的过程中，究竟生成多少甲烷呢说法不一。有的研究人员认为由褐煤转化为长焰煤，生成甲烷〜，贫煤生成〜，无烟煤为。煤层的实际含量则远远低于这个数字。据实验室测定，煤的最大甲烷含量一般不超过。二、瓦斯在煤体中的存在状态煤体之所以能保存一定数量的瓦斯，这与煤体内具有大量的孔隙有密切关系。煤是一种复杂的孔隙性介质，有着十分发达的、各种不同直径的孔隙和裂隙，形成了庞大的自由和孔隙表面。因此，成煤过程中生成的瓦斯就存在于这些孔隙和裂隙内。煤的孔隙的多少，一般用煤的孔隙率表示。煤的孔隙率是指煤中孔隙总体积与煤的总体积之比。它是储存瓦斯的一个重要参数。研究表明，瓦斯在煤体中呈两种状态存在，即游离状态和吸附状态。.游离状态游离状态也叫自由状态，存在于煤的孔隙和裂隙中，如图1-1-1所示。这种状态的瓦斯以自由气体存在，呈现出的压力服从自由气体定律。游离瓦斯量的大小主要取决于煤的孔隙率，在相同的瓦斯压力下，煤的孔隙率越大，则所含游离瓦斯量也越大。在贮存空间一定时，其量的大小与瓦斯压力成正比，与瓦斯温度成反比。.吸附状态这种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极其微小的微孔孔隙内，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。吸附瓦斯量的大小，取决于煤的孔隙结构特点、瓦斯压力、煤的温度和湿度等。一般规律是：煤中的微孔越多、瓦斯压力越大，吸附瓦斯量越大；随着煤的温度增加，煤的吸附能力下降；煤的水分占据微孔的部分表面积，故煤的湿度越大，吸附瓦斯量越小。煤体中的瓦斯含量是一定的，但处于游离状态和吸附状态的瓦斯量是可以相互转化的，这取决于外界的温度和压力等条件变化。如当压力升高或温度降低时，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；相反，如果压力降低或温度升高时，又会有部分瓦斯由吸附状态转化为游离状态，这种现象叫做解吸。吸附和解吸是两个互逆过程，这两个过程在原始应力下处于一种动态平衡，当原始应力发生变化时，这种动平衡状态将被破坏。根据国内外研究成果，现今开采的深度内，煤层中的瓦斯主要是以吸附状态存在着，游离状态的瓦斯只占总量的10%左右。但在断层、大的裂隙、孔洞和砂岩内，瓦斯则主要以游离状态赋存。随着煤层被开采，煤层顶底板附近的煤岩产生裂隙，导致透气性增加，瓦斯压力随之下降，煤体中的吸附瓦斯解吸而成为游离瓦斯，在瓦斯压力失去平衡的情况下，大量游离瓦斯就会通过各种通道涌入采掘空间，因此，随着采掘工作的进展，瓦斯涌出的范围会不断扩大，瓦斯将保持较长时间持续涌出。三、煤层瓦斯含量及其影响因素煤层瓦斯含量是指单位质量或体积...
