貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院礦井瓦斯防治(已修改)
2025-05-27 00:33 本頁(yè)面
【正文】 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 Guizhou Vocational Technical Institute 陸曉東 2021年 12月 礦井瓦斯防治 Guizhou Vocational Technical Institute 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第一章：礦井瓦斯基礎(chǔ)知識(shí) 一、瓦斯的含義 瓦斯又叫沼氣（ CH4），其化學(xué)名稱叫甲烷，人們常說(shuō)的瓦斯有廣義和狹義之分： 狹義 —— 專指沼氣。如煤礦安全規(guī)程中規(guī)定的瓦斯?jié)舛戎笜?biāo)、甲烷傳感器、便攜儀、斷電儀顯示的數(shù)據(jù)等，是狹義的。 廣義 —— 礦井環(huán)境中以沼氣為主的有毒有害 “混合氣體” （ CO、 COH2S）的總稱。如講盲巷不準(zhǔn)進(jìn)、里面有瓦斯，是廣義之稱。 Guizhou Vocational Technical Institute 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二、甲烷的性質(zhì) 甲烷（ CH4）是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒比空氣輕微溶于水、擴(kuò)散性很強(qiáng)的氣體，易于在礦山巷道頂部、上山掘進(jìn)工作面和頂板冒落空洞處積聚；甲烷本身無(wú)毒，但不能供人呼吸，不助燃，與空氣混合到一定濃度后，遇到高溫?zé)嵩磿r(shí)能燃燒或爆炸。 礦井瓦斯成分很復(fù)雜 ， 其主要成分是甲烷 (CH4)， 其次是二氧化碳(CO2)和氮?dú)?(N2)， 還含有少量或微量的重?zé)N類氣體 （ 乙烷 、 丙烷 、 丁烷、 戊烷等 ） 、 氫 （ H2） 、 一氧化碳 （ CO） 、 二氧化硫 (SO2)、 硫化氫(H2S)等 。 由于甲烷（俗稱沼氣）是礦井瓦斯的主要成分，因而人們習(xí)慣上所說(shuō)的瓦斯，通常指甲烷而言。 Guizhou Vocational Technical Institute 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 三、瓦斯（既甲烷）的成因 甲烷是腐植型有機(jī)物（植物）在成煤過(guò)程中生成的。 兩個(gè)階段： （ 1）生物化學(xué)階段（從植物遺體到泥炭 ） 4C6H10O5 = 7CH4 + 8CO2 + C9H6O + 3H2O 特點(diǎn)：埋藏淺，覆蓋層膠結(jié)不好，煤層保存氣體少。 （ 2）變質(zhì)階段（從泥炭到煙煤） 4C16H18O5 = C57H56O10 + 4CO2 + 3CH4 + 2H2O（泥炭 褐煤） C57H56O10 = C54H42O5 + CO2 + 2CH4 + 3H2O（褐煤 煙煤） C54H42O5 = C13H4 + 2CH4 + H2O （煙煤 無(wú)煙煤） 礦井內(nèi)的甲烷一般主要來(lái)自開(kāi)采煤層和頂?shù)装宓泥徑簩蛹让壕€，少量來(lái)自煤巖層。 Guizhou Vocational Technical Institute 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ? 特點(diǎn) ： （ 1）碳化過(guò)程生成的大量氣體。 初期 ： 主要為 CO2， CH4不多。隨著碳化程度的提高， CO2減少， CH4增多，同時(shí)生成重?zé)N。 （ 2）碳化的同時(shí)，煤的物質(zhì)分子式、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化； （ 3）因覆蓋層增厚，生成的氣體大多得以保存。但煤層瓦斯含量遠(yuǎn)小于生成量。 減少的原因 ： （ 1）地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)； （ 2）運(yùn)移到適于貯存地點(diǎn)，形成氣藏； （ 3）溶解于水中（長(zhǎng)久地質(zhì)年代過(guò)程中）； （ 4）逸散于大氣中（從煤層露頭）。 礦井內(nèi)的甲烷一般主要來(lái)自開(kāi)采煤層和頂?shù)装宓泥徑簩蛹让壕€，少量來(lái)自圍巖層。 Guizhou Vocational Technical Institute 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四、煤層瓦斯賦存的垂直分帶性 煤層瓦斯主要成分： CH CO N2。 形成原因：當(dāng)煤層直達(dá)地表或直接為透氣性較好的第四系沖積層覆蓋時(shí)，由于煤層中瓦斯向上運(yùn)移和地面空氣向煤層中滲透，使煤層內(nèi)的瓦斯呈現(xiàn)出垂直分帶特征。 瓦斯 空氣 1000m 800m 600m 400m 200m CO2N2 N2 N2CH4 CH4 Guizhou Vocational Technical Institute 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四帶 ： CO2 N2帶、 N2帶、 N2— CH4帶、 CH4帶。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際過(guò)程中，將前三帶總稱為 瓦斯風(fēng)化帶 。 CO2－ N2帶 N2帶 N2－ CH4帶 CH4帶 瓦斯風(fēng)化帶 瓦 斯 垂 直 分 帶 性 Guizhou Vocational Technical Institute 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 煤層垂向各帶氣體組份表 瓦斯成分 %名 稱 氣 帶 成 因N2CO2CH4CO2— N2帶 生物化學(xué) — 空氣 20 ～ 80 20 ～ 80 ? 10N2帶 空氣 ＞ 80 ? 10 ～ 20 ? 20N2—C H4帶 空氣 — 變質(zhì) ?? ～ 80 ? 10 ～ 20 ?? ～ 80CH4帶 變質(zhì) ? 20 ? 10 ＞ 80劃分的意義 ： 掌握本煤田煤層瓦斯垂直分帶的特征，是搞好礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)和日常瓦斯管理工作的基礎(chǔ)。 規(guī)律 ：① 瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)， 涌出量與深度之間無(wú)規(guī)律性。 ② 瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)，無(wú)突出危險(xiǎn)性。 ③ 在 CH4帶內(nèi)， tmq CH /3~2 34 ?HX CH ?4 HqCH ?4Guizhou Vocational Technical Institute 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 五、瓦斯在煤體內(nèi)的賦存狀態(tài) 游離狀態(tài) 吸賦狀態(tài) 123 45態(tài)示意圖瓦斯在煤體內(nèi)的存在狀吸著瓦斯；游離瓦斯； ?? 21孔隙煤體；吸收瓦斯； ??? 543Guizhou Vocational Technical Institute 貴 州 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 六、影響煤層瓦斯賦存及含量的主要因素 煤層瓦斯含量的大小，除了與成煤過(guò)程中瓦斯的生成量的多少有關(guān)外，主要取
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