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安全工程学十二安全工程学十二第一节第一节矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治1 1、煤层瓦斯赋存与含量、煤层瓦斯赋存与含量2 2、矿井瓦斯涌出、矿井瓦斯涌出3 3、瓦斯喷出、瓦斯喷出4 4、煤与瓦斯突出及其预防、煤与瓦斯突出及其预防2 2（3 3）其它主要气体）其它主要气体）其它主要气体）其它主要气体COCO2 2，成因：成因：成因：成因：变质生成。易逸散于大气中，溶解于水，生成变质生成。易逸散于大气中，溶解于水，生成变质生成。易逸散于大气中，溶解于水，生成变质生成。易逸散于大气中，溶解于水，生成 碳酸盐，所以，深部煤层中很少含有碳酸盐，所以，深部煤层中很少含有碳酸盐，所以，深部煤层中很少含有碳酸盐，所以，深部煤层中很少含有COCO2 2；生物化学作用，浅部生物圈内生物化学作用，浅部生物圈内生物化学作用，浅部生物圈内生物化学作用，浅部生物圈内(微生物生化作用微生物生化作用微生物生化作用微生物生化作用)火山活动，岩浆接触变质，生成大量火山活动，岩浆接触变质，生成大量火山活动，岩浆接触变质，生成大量火山活动，岩浆接触变质，生成大量COCO2 2。如：。如：。如：。如：窑街、营城局；窑街、营城局；窑街、营城局；窑街、营城局；煤氧化。特别是煤的低温氧化。煤氧化。特别是煤的低温氧化。煤氧化。特别是煤的低温氧化。煤氧化。特别是煤的低温氧化。NN2 2 来自大气。来自大气。来自大气。来自大气。HeHe 放射性元素蜕变的产物。放射性元素蜕变的产物。放射性元素蜕变的产物。放射性元素蜕变的产物。9 91.3 煤层瓦斯赋存的垂直分带性煤层瓦斯赋存的垂直分带性 煤层瓦斯主要成分：煤层瓦斯主要成分：煤层瓦斯主要成分：煤层瓦斯主要成分：CHCH4 4、COCO2 2、NN2 2。形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的形成原因：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第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地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，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分面空气向煤层中渗透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分面空气向煤层中渗透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分面空气向煤层中渗透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。带特征。带特征。带特征。瓦斯瓦斯空气空气-1000m-800m-600m-400m-200mCO2-N2N2N2-CH4CH41010 四带：四带：四带：四带：COCO2 2-N-N2 2带、带、带、带、N N2 2带、带、带、带、N N2 2CHCH4 4带、带、带、带、CH CH4 4带。带。带。带。现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带。COCO2 2N N2 2带带带带N N2 2带带带带N N2 2CHCH4 4带带带带CHCH4 4带带带带瓦斯风化带瓦斯风化带瓦斯风化带瓦斯风化带瓦瓦瓦瓦斯斯斯斯垂垂垂垂直直直直分分分分带带带带性性性性1111n n划分的意义划分的意义划分的意义划分的意义：掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。瓦斯管理工作的基础。瓦斯管理工作的基础。瓦斯管理工作的基础。煤层垂向各带气体组份表煤层垂向各带气体组份表煤层垂向各带气体组份表煤层垂向各带气体组份表12121.4 1.4 煤的孔隙特征煤的孔隙特征煤的孔隙特征煤的孔隙特征 煤是一种复杂的孔隙性介质，有着十分发达的各煤是一种复杂的孔隙性介质，有着十分发达的各煤是一种复杂的孔隙性介质，有着十分发达的各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。形成庞大的自由空间和种不同直径的孔隙和裂隙。形成庞大的自由空间和种不同直径的孔隙和裂隙。形成庞大的自由空间和种不同直径的孔隙和裂隙。形成庞大的自由空间和表面。表面。表面。表面。煤是一种孔隙煤是一种孔隙煤是一种孔隙煤是一种孔隙-裂隙性介质，它决定煤裂隙性介质，它决定煤裂隙性介质，它决定煤裂隙性介质，它决定煤-CH-CH-CH-CH4 4 4 4体系的许多特性。体系的许多特性。体系的许多特性。体系的许多特性。EXEXEXEX：集气性集气性集气性集气性-CH-CH-CH-CH4 4 4 4的存在形态、含量，的存在形态、含量，的存在形态、含量，的存在形态、含量，etc;etc;etc;etc;渗透性渗透性渗透性渗透性-流态、流出形式、涌出量；流态、流出形式、涌出量；流态、流出形式、涌出量；流态、流出形式、涌出量；力学特性力学特性力学特性力学特性-强度、弹性、脆性。强度、弹性、脆性。强度、弹性、脆性。强度、弹性、脆性。13131.5 1.5 煤的吸附特性煤的吸附特性煤的吸附特性煤的吸附特性一、概述一、概述一、概述一、概述1 1、吸附现象、吸附现象、吸附现象、吸附现象 气体分子与固体表面分子间相互作用，气体分子气体分子与固体表面分子间相互作用，气体分子气体分子与固体表面分子间相互作用，气体分子气体分子与固体表面分子间相互作用，气体分子暂时停留在固体表面上的现象。暂时停留在固体表面上的现象。暂时停留在固体表面上的现象。暂时停留在固体表面上的现象。吸附剂吸附剂吸附剂吸附剂-能吸附其它物质的介质，如：煤；能吸附其它物质的介质，如：煤；能吸附其它物质的介质，如：煤；能吸附其它物质的介质，如：煤；吸附质吸附质吸附质吸附质-被吸附的物质，如被吸附的物质，如被吸附的物质，如被吸附的物质，如CHCH4 4。2 2、吸附分类、吸附分类、吸附分类、吸附分类 根据吸附方式分：根据吸附方式分：根据吸附方式分：根据吸附方式分：表面吸附（吸着）表面吸附（吸着）表面吸附（吸着）表面吸附（吸着）-在吸附剂表面吸附一层或在吸附剂表面吸附一层或在吸附剂表面吸附一层或在吸附剂表面吸附一层或多层吸附质分子。多层吸附质分子。多层吸附质分子。多层吸附质分子。容积吸附（吸收）容积吸附（吸收）容积吸附（吸收）容积吸附（吸收）-吸附质分子紧密地充满于吸附质分子紧密地充满于吸附质分子紧密地充满于吸附质分子紧密地充满于吸附剂的微小孔隙内，类似于溶质溶解于溶剂中。吸附剂的微小孔隙内，类似于溶质溶解于溶剂中。吸附剂的微小孔隙内，类似于溶质溶解于溶剂中。吸附剂的微小孔隙内，类似于溶质溶解于溶剂中。1414 根据吸附作用力分：根据吸附作用力分：根据吸附作用力分：根据吸附作用力分：AA）物理吸附）物理吸附）物理吸附）物理吸附特点：特点：特点：特点：、作用力为、作用力为、作用力为、作用力为范德华力范德华力范德华力范德华力，作用距离极小，作用距离极小，作用距离极小，作用距离极小（1/r1/r7 7）,仅限于界面附近；仅限于界面附近；仅限于界面附近；仅限于界面附近；、可逆的、可逆的、可逆的、可逆的-不稳定的动平衡。不稳定的动平衡。不稳定的动平衡。不稳定的动平衡。、吸附是一种放热反应，解吸，吸热。、吸附是一种放热反应，解吸，吸热。、吸附是一种放热反应，解吸，吸热。、吸附是一种放热反应，解吸，吸热。如：煤如：煤如：煤如：煤-CH-CH4 4，吸附热：，吸附热：，吸附热：，吸附热：0.51.2Kj/mol0.51.2Kj/molBB）化学吸附）化学吸附）化学吸附）化学吸附 作用力为离子键，不可逆。作用力为离子键，不可逆。作用力为离子键，不可逆。作用力为离子键，不可逆。P or tP or t解解解解吸吸吸吸吸吸附附1515二、影响煤与瓦斯吸附量的主要因素二、影响煤与瓦斯吸附量的主要因素二、影响煤与瓦斯吸附量的主要因素二、影响煤与瓦斯吸附量的主要因素1 1、瓦斯压力、瓦斯压力、瓦斯压力、瓦斯压力 t=const,P X t=const,P X2 2、温度、温度、温度、温度 P=const t X P=const t X 温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高1 1，吸附瓦斯的能力降低约，吸附瓦斯的能力降低约，吸附瓦斯的能力降低约，吸附瓦斯的能力降低约8%8%。3 3、瓦斯的性质、瓦斯的性质、瓦斯的性质、瓦斯的性质 对于特定的煤，在对于特定的煤，在对于特定的煤，在对于特定的煤，在t t、P P一定时，一定时，一定时，一定时，CO CO2 2的吸附量的吸附量的吸附量的吸附量 CH CH4 4的吸附量的吸附量的吸附量的吸附量 N N2 2的吸附量的吸附量的吸附量的吸附量 4 4、煤的变质程度、煤的变质程度、煤的变质程度、煤的变质程度 变质程度反映了煤的表面积与化学组成。变质程度反映了煤的表面积与化学组成。变质程度反映了煤的表面积与化学组成。变质程度反映了煤的表面积与化学组成。变质程度越高（变质程度越高（变质程度越高（变质程度越高（VVr r）X X16165 5、煤中的水份、煤中的水份、煤中的水份、煤中的水份 水份的增加使煤的吸附能力降低。水份的增加使煤的吸附能力降低。水份的增加使煤的吸附能力降低。水份的增加使煤的吸附能力降低。艾琴格尔经验式：艾琴格尔经验式：艾琴格尔经验式：艾琴格尔经验式：式中：式中：式中：式中：XXchch-含有水份时瓦斯吸附量；含有水份时瓦斯吸附量；含有水份时瓦斯吸附量；含有水份时瓦斯吸附量；X Xg g-不含有水份时瓦斯吸附量；不含有水份时瓦斯吸附量；不含有水份时瓦斯吸附量；不含有水份时瓦斯吸附量；W-W-水份含量。水份含量。水份含量。水份含量。6 6、煤中的灰份（、煤中的灰份（、煤中的灰份（、煤中的灰份（AAc c）灰份不吸附瓦斯，我国习惯于用可燃基作单灰份不吸附瓦斯，我国习惯于用可燃基作单灰份不吸附瓦斯，我国习惯于用可燃基作单灰份不吸附瓦斯，我国习惯于用可燃基作单位。位。位。位。17171.6 煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力n n瓦斯压力的含义瓦斯压力的含义瓦斯压力的含义瓦斯压力的含义 -煤层孔隙或裂隙内气体分子自由运动撞煤层孔隙或裂隙内气体分子自由运动撞煤层孔隙或裂隙内气体分子自由运动撞煤层孔隙或裂隙内气体分子自由运动撞击所产生的作用力。击所产生的作用力。击所产生的作用力。击所产生的作用力。n n特点：特点：特点：特点：在某一点上各向大小相等，方向与孔隙壁在某一点上各向大小相等，方向与孔隙壁在某一点上各向大小相等，方向与孔隙壁在某一点上各向大小相等，方向与孔隙壁面垂直。面垂直。面垂直。面垂直。煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量、瓦斯煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量、瓦斯煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量、瓦斯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。流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。18181.7 1.7 煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量一、瓦斯在煤层中的存在状态一、瓦斯在煤层中的存在状态一、瓦斯在煤层中的存在状态一、瓦斯在煤层中的存在状态 煤体是一种复杂的多孔性固体，包括原生孔隙煤体是一种复杂的多孔性固体，包括原生孔隙煤体是一种复杂的多孔性固体，包括原生孔隙煤体是一种复杂的多孔性固体，包括原生孔隙和运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自和运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自和运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自和运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自由空间和孔隙表面。由空间和孔隙表面。由空间和孔隙表面。由空间和孔隙表面。1 1、游离状态、游离状态、游离状态、游离状态 主要存在于大、中孔、裂隙空间内，其间瓦斯主要存在于大、中孔、裂隙空间内，其间瓦斯主要存在于大、中孔、裂隙空间内，其间瓦斯主要存在于大、中孔、裂隙空间内，其间瓦斯分子作自由热运动，显示相应的瓦斯压力。分子作自由热运动，显示相应的瓦斯压力。分子作自由热运动，显示相应的瓦斯压力。分子作自由热运动，显示相应的瓦斯压力。在现今在现今在现今在现今采深采深采深采深下，占瓦斯总量的下，占瓦斯总量的下，占瓦斯总量的下，占瓦斯总量的 5 12%5 12%。2 2、吸附状态、吸附状态、吸附状态、吸附状态 主要存在于小孔和微孔空间内。分为表面吸附主要存在于小孔和微孔空间内。分为表面吸附主要存在于小孔和微孔空间内。分为表面吸附主要存在于小孔和微孔空间内。分为表面吸附和吸收两种状态。占瓦斯总量的和吸收两种状态。占瓦斯总量的和吸收两种状态。占瓦斯总量的和吸收两种状态。占瓦斯总量的80%80%。P或t升高P或t降低游离状态瓦斯游离状态瓦斯游离状态瓦斯游离状态瓦斯游离状态瓦斯吸附状态瓦斯吸附状态瓦斯吸附状态瓦斯吸附状态瓦斯19193 3、其它形态、其它形态、其它形态、其它形态-结晶水化物结晶水化物结晶水化物结晶水化物 问题提出：问题提出：问题提出：问题提出：结晶水化物的形式：结晶水化物的形式：结晶水化物的形式：结晶水化物的形式：形成条件：低温、高压。形成条件：低温、高压。形成条件：低温、高压。形成条件：低温、高压。对对对对CHCH4 4:对对对对C C2 2HH6 6:对对对对C C3 3HH8 8:t=0t=0时，时，时，时，P2.0MPaP2.0MPat=5t=5时，时，时，时，P4.8MPaP4.8MPat=10t=10时，时，时，时，P8.0MPaP8.0MPat=0t=0时，时，时，时，P0.6MPaP0.6MPat=5t=5时，时，时，时，P1.3MPaP1.3MPat=10t=10时，时，时，时，P2.5MPaP2.5MPat=0t=0时，时，时，时，P0.1MPa P0.1MPat=2.5t=2.5时，时，时，时，P0.3MPaP0.3MPa乙烷和丙烷生成乙烷和丙烷生成水化物的条件比水化物的条件比CH4低得多低得多2020二、煤层瓦斯含量二、煤层瓦斯含量二、煤层瓦斯含量二、煤层瓦斯含量1 1、含义：单位质量或体积的煤中含有的瓦斯量。、含义：单位质量或体积的煤中含有的瓦斯量。、含义：单位质量或体积的煤中含有的瓦斯量。、含义：单位质量或体积的煤中含有的瓦斯量。mm3 3/m/m3 3，mm3 3/t/t。煤层瓦斯包含：煤层瓦斯包含：煤层瓦斯包含：煤层瓦斯包含：游离瓦斯量游离瓦斯量游离瓦斯量游离瓦斯量 和和和和 吸附瓦斯量吸附瓦斯量吸附瓦斯量吸附瓦斯量2 2、瓦斯含量计算、瓦斯含量计算、瓦斯含量计算、瓦斯含量计算 （1 1）游离瓦斯量）游离瓦斯量）游离瓦斯量）游离瓦斯量 由气体状态方程：由气体状态方程：由气体状态方程：由气体状态方程：考虑到瓦斯气体可压缩性，则有：考虑到瓦斯气体可压缩性，则有：考虑到瓦斯气体可压缩性，则有：考虑到瓦斯气体可压缩性，则有：粗略计算，假设：粗略计算，假设：粗略计算，假设：粗略计算，假设：则：则：则：则：式中：式中：式中：式中：P-P-煤层瓦斯压力，煤层瓦斯压力，煤层瓦斯压力，煤层瓦斯压力，MpaMpa；V-V-煤的孔容。煤的孔容。煤的孔容。煤的孔容。2121（2 2）吸附瓦斯量）吸附瓦斯量）吸附瓦斯量）吸附瓦斯量-X-Xx x 一般采用朗格缪尔方程计算。一般采用朗格缪尔方程计算。一般采用朗格缪尔方程计算。一般采用朗格缪尔方程计算。其中：其中：其中：其中：（3 3）煤层瓦斯含量）煤层瓦斯含量）煤层瓦斯含量）煤层瓦斯含量-X-X X=X X=Xg g+X+Xx x mm3 3/t/t22221.8 1.8 影响煤层瓦斯含量的主要因素影响煤层瓦斯含量的主要因素影响煤层瓦斯含量的主要因素影响煤层瓦斯含量的主要因素 煤层瓦斯含量主要取决于：煤层瓦斯含量主要取决于：煤层瓦斯含量主要取决于：煤层瓦斯含量主要取决于：瓦斯生成量；瓦斯生成量；瓦斯生成量；瓦斯生成量；瓦斯运移条件；瓦斯运移条件；瓦斯运移条件；瓦斯运移条件；煤层贮存瓦斯的性能。煤层贮存瓦斯的性能。煤层贮存瓦斯的性能。煤层贮存瓦斯的性能。具体包括以下几点：具体包括以下几点：具体包括以下几点：具体包括以下几点：1 1、煤的碳化程度、煤的碳化程度、煤的碳化程度、煤的碳化程度 在碳化作用过程中，不断地在碳化作用过程中，不断地在碳化作用过程中，不断地在碳化作用过程中，不断地产生瓦斯，碳化程度越高，生成产生瓦斯，碳化程度越高，生成产生瓦斯，碳化程度越高，生成产生瓦斯，碳化程度越高，生成的瓦斯量越多。相同的条件下，的瓦斯量越多。相同的条件下，的瓦斯量越多。相同的条件下，的瓦斯量越多。相同的条件下，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量越大。煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量越大。煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量越大。煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量越大。煤煤的的平平均均甲甲烷烷含含量量与与其其变变质质程程度的定量关系曲线度的定量关系曲线23232 2、煤层的赋存状态、煤层的赋存状态、煤层的赋存状态、煤层的赋存状态（1 1）露头）露头）露头）露头 成煤的地质年代中，若有露头长时间与大成煤的地质年代中，若有露头长时间与大成煤的地质年代中，若有露头长时间与大成煤的地质年代中，若有露头长时间与大气相通，瓦斯沿煤层流动，气相通，瓦斯沿煤层流动，气相通，瓦斯沿煤层流动，气相通，瓦斯沿煤层流动，煤层瓦斯往往沿煤煤层瓦斯往往沿煤煤层瓦斯往往沿煤煤层瓦斯往往沿煤层露头排放，瓦斯含量大为减少。层露头排放，瓦斯含量大为减少。层露头排放，瓦斯含量大为减少。层露头排放，瓦斯含量大为减少。（2 2 2 2）煤层倾角）煤层倾角）煤层倾角）煤层倾角 煤层倾角煤层倾角煤层倾角煤层倾角愈大，煤层瓦斯含量愈低。愈大，煤层瓦斯含量愈低。愈大，煤层瓦斯含量愈低。愈大，煤层瓦斯含量愈低。Exp:Exp:芙蓉矿，北翼：芙蓉矿，北翼：芙蓉矿，北翼：芙蓉矿，北翼：40 80,40 80,南翼：南翼：南翼：南翼：6 12 6 12，2424（3）埋藏深度）埋藏深度 埋深增加，地应力增高，煤层的透气性埋深增加，地应力增高，煤层的透气性变差，瓦斯向地表运移距离增加，有利于封变差，瓦斯向地表运移距离增加，有利于封存瓦斯。存瓦斯。25253 3 3 3、煤层和围岩的透气性、煤层和围岩的透气性、煤层和围岩的透气性、煤层和围岩的透气性 煤层围岩是指煤层直接顶、老顶和直接底板等煤层围岩是指煤层直接顶、老顶和直接底板等煤层围岩是指煤层直接顶、老顶和直接底板等煤层围岩是指煤层直接顶、老顶和直接底板等在内的一定厚度范围的层段。煤层围岩对瓦斯赋存在内的一定厚度范围的层段。煤层围岩对瓦斯赋存在内的一定厚度范围的层段。煤层围岩对瓦斯赋存在内的一定厚度范围的层段。煤层围岩对瓦斯赋存的影响，决定于它的隔气、透气性能。的影响，决定于它的隔气、透气性能。的影响，决定于它的隔气、透气性能。的影响，决定于它的隔气、透气性能。当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、油母页岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；油母页岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；油母页岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；油母页岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；顶板为多孔隙或脆性裂隙发育的岩石，如砾岩、顶板为多孔隙或脆性裂隙发育的岩石，如砾岩、顶板为多孔隙或脆性裂隙发育的岩石，如砾岩、顶板为多孔隙或脆性裂隙发育的岩石，如砾岩、砂岩时，瓦斯容易逸散。砂岩时，瓦斯容易逸散。砂岩时，瓦斯容易逸散。砂岩时，瓦斯容易逸散。exp:exp:exp:exp:北京京西煤矿，不论是下侏罗统或是石炭二北京京西煤矿，不论是下侏罗统或是石炭二北京京西煤矿，不论是下侏罗统或是石炭二北京京西煤矿，不论是下侏罗统或是石炭二叠系的煤层，尽管煤的牌号为无烟煤，由于煤层叠系的煤层，尽管煤的牌号为无烟煤，由于煤层叠系的煤层，尽管煤的牌号为无烟煤，由于煤层叠系的煤层，尽管煤的牌号为无烟煤，由于煤层顶板为顶板为顶板为顶板为1212121216m16m16m16m的厚层中粒砂岩，透气性好，的厚层中粒砂岩，透气性好，的厚层中粒砂岩，透气性好，的厚层中粒砂岩，透气性好，因此煤层瓦斯含量小，矿井瓦斯涌出量低。因此煤层瓦斯含量小，矿井瓦斯涌出量低。因此煤层瓦斯含量小，矿井瓦斯涌出量低。因此煤层瓦斯含量小，矿井瓦斯涌出量低。26264 4、地质构造、地质构造、地质构造、地质构造 是影响煤层瓦斯含量的主要因素之一。是影响煤层瓦斯含量的主要因素之一。是影响煤层瓦斯含量的主要因素之一。是影响煤层瓦斯含量的主要因素之一。表现：一方面是造成了瓦斯分布的不均衡，另一表现：一方面是造成了瓦斯分布的不均衡，另一表现：一方面是造成了瓦斯分布的不均衡，另一表现：一方面是造成了瓦斯分布的不均衡，另一方面是形成了有利于瓦斯赋存或有利于瓦斯排放的方面是形成了有利于瓦斯赋存或有利于瓦斯排放的方面是形成了有利于瓦斯赋存或有利于瓦斯排放的方面是形成了有利于瓦斯赋存或有利于瓦斯排放的条件。条件。条件。条件。(1)(1)(1)(1)褶皱构造褶皱构造褶皱构造褶皱构造 褶皱的类型、封闭情况和复杂程度，对瓦斯赋存褶皱的类型、封闭情况和复杂程度，对瓦斯赋存褶皱的类型、封闭情况和复杂程度，对瓦斯赋存褶皱的类型、封闭情况和复杂程度，对瓦斯赋存均有影响。均有影响。均有影响。均有影响。当煤层顶板岩石透气性差，且未当煤层顶板岩石透气性差，且未当煤层顶板岩石透气性差，且未当煤层顶板岩石透气性差，且未遭构造破坏时，背斜有利于瓦斯的遭构造破坏时，背斜有利于瓦斯的遭构造破坏时，背斜有利于瓦斯的遭构造破坏时，背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造，背斜轴储存，是良好的储气构造，背斜轴储存，是良好的储气构造，背斜轴储存，是良好的储气构造，背斜轴部的瓦斯会相对聚集，瓦斯含量增部的瓦斯会相对聚集，瓦斯含量增部的瓦斯会相对聚集，瓦斯含量增部的瓦斯会相对聚集，瓦斯含量增大。形成大。形成大。形成大。形成“气顶气顶气顶气顶”。2727 在向斜盆地构造的矿区，顶在向斜盆地构造的矿区，顶在向斜盆地构造的矿区，顶在向斜盆地构造的矿区，顶板封闭条件良好时，瓦斯沿垂直板封闭条件良好时，瓦斯沿垂直板封闭条件良好时，瓦斯沿垂直板封闭条件良好时，瓦斯沿垂直地层方向运移是比较困难的，大地层方向运移是比较困难的，大地层方向运移是比较困难的，大地层方向运移是比较困难的，大部分瓦斯仅能沿两翼流向地表。部分瓦斯仅能沿两翼流向地表。部分瓦斯仅能沿两翼流向地表。部分瓦斯仅能沿两翼流向地表。煤包、地煤包、地煤包、地煤包、地 垒、地堑都为高瓦斯区。垒、地堑都为高瓦斯区。垒、地堑都为高瓦斯区。垒、地堑都为高瓦斯区。（2 2）断层）断层）断层）断层 断层破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦断层破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦断层破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦断层破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦斯运移条件发生变化。有的断层有利于瓦斯排斯运移条件发生变化。有的断层有利于瓦斯排斯运移条件发生变化。有的断层有利于瓦斯排斯运移条件发生变化。有的断层有利于瓦斯排放，也有的断层对瓦斯排放起阻挡作用，成为放，也有的断层对瓦斯排放起阻挡作用，成为放，也有的断层对瓦斯排放起阻挡作用，成为放，也有的断层对瓦斯排放起阻挡作用，成为逸散的屏障。前者称逸散的屏障。前者称逸散的屏障。前者称逸散的屏障。前者称开放型断层开放型断层开放型断层开放型断层，后者称，后者称，后者称，后者称封闭封闭封闭封闭型断层型断层型断层型断层。2828断层的开放与封闭性决定于下列条件：断层的开放与封闭性决定于下列条件：断层的开放与封闭性决定于下列条件：断层的开放与封闭性决定于下列条件：a.a.断层的性质和力学性质。断层的性质和力学性质。断层的性质和力学性质。断层的性质和力学性质。一般张性正断层属一般张性正断层属一般张性正断层属一般张性正断层属开放型，而压性或压扭性逆断层封闭条件较好。开放型，而压性或压扭性逆断层封闭条件较好。开放型，而压性或压扭性逆断层封闭条件较好。开放型，而压性或压扭性逆断层封闭条件较好。b.b.断层与地表或与冲积层的连通情况。断层与地表或与冲积层的连通情况。断层与地表或与冲积层的连通情况。断层与地表或与冲积层的连通情况。规模大规模大规模大规模大且与地表相通或与冲积层相连的断层一般为开放型。且与地表相通或与冲积层相连的断层一般为开放型。且与地表相通或与冲积层相连的断层一般为开放型。且与地表相通或与冲积层相连的断层一般为开放型。c.c.断层将煤层断开后，煤层与断层另一盘接触断层将煤层断开后，煤层与断层另一盘接触断层将煤层断开后，煤层与断层另一盘接触断层将煤层断开后，煤层与断层另一盘接触的岩层性质。的岩层性质。的岩层性质。的岩层性质。若透气性好则利于瓦斯排放。若透气性好则利于瓦斯排放。若透气性好则利于瓦斯排放。若透气性好则利于瓦斯排放。d.d.断层带的特征。断层带的特征。断层带的特征。断层带的特征。断层带的充填情况、紧闭程断层带的充填情况、紧闭程断层带的充填情况、紧闭程断层带的充填情况、紧闭程度、裂隙发育情况等都会影响到断层的开放或封闭度、裂隙发育情况等都会影响到断层的开放或封闭度、裂隙发育情况等都会影响到断层的开放或封闭度、裂隙发育情况等都会影响到断层的开放或封闭性。性。性。性。一般地，开放性断层，不论其一般地，开放性断层，不论其一般地，开放性断层，不论其一般地，开放性断层，不论其与地表是否连通，其附近，瓦斯与地表是否连通，其附近，瓦斯与地表是否连通，其附近，瓦斯与地表是否连通，其附近，瓦斯含量低。含量低。含量低。含量低。2929 封闭性断层（受压影响），可阻止封闭性断层（受压影响），可阻止封闭性断层（受压影响），可阻止封闭性断层（受压影响），可阻止CHCH4 4的排放。的排放。的排放。的排放。5 5水文地质条件水文地质条件水文地质条件水文地质条件 地下水与瓦斯共存于煤层地下水与瓦斯共存于煤层地下水与瓦斯共存于煤层地下水与瓦斯共存于煤层及围岩之中，其共性是均为流及围岩之中，其共性是均为流及围岩之中，其共性是均为流及围岩之中，其共性是均为流体，运移和赋存都与煤、岩层的孔隙、裂隙通道有体，运移和赋存都与煤、岩层的孔隙、裂隙通道有体，运移和赋存都与煤、岩层的孔隙、裂隙通道有体，运移和赋存都与煤、岩层的孔隙、裂隙通道有关。由于地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙关。由于地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙关。由于地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙关。由于地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙中瓦斯的运移，另一方面又带动溶解于水中的瓦斯中瓦斯的运移，另一方面又带动溶解于水中的瓦斯中瓦斯的运移，另一方面又带动溶解于水中的瓦斯中瓦斯的运移，另一方面又带动溶解于水中的瓦斯一起流动。一起流动。一起流动。一起流动。瓦斯在水中的溶解度仅为瓦斯在水中的溶解度仅为瓦斯在水中的溶解度仅为瓦斯在水中的溶解度仅为1 1 1 14%4%4%4%。地下水和瓦斯占有的空间是互补的，这种相逆地下水和瓦斯占有的空间是互补的，这种相逆地下水和瓦斯占有的空间是互补的，这种相逆地下水和瓦斯占有的空间是互补的，这种相逆的关系，常表现为水大地带瓦斯小，反之亦然。的关系，常表现为水大地带瓦斯小，反之亦然。的关系，常表现为水大地带瓦斯小，反之亦然。的关系，常表现为水大地带瓦斯小，反之亦然。30307 7岩浆活动岩浆活动岩浆活动岩浆活动 岩浆活动对瓦斯赋存的影响比较复杂。一方岩浆活动对瓦斯赋存的影响比较复杂。一方岩浆活动对瓦斯赋存的影响比较复杂。一方岩浆活动对瓦斯赋存的影响比较复杂。一方面，在岩浆热变质和接触变质的影响下，煤的面，在岩浆热变质和接触变质的影响下，煤的面，在岩浆热变质和接触变质的影响下，煤的面，在岩浆热变质和接触变质的影响下，煤的变质程度升高，增大了瓦斯的生成量和对瓦斯变质程度升高，增大了瓦斯的生成量和对瓦斯变质程度升高，增大了瓦斯的生成量和对瓦斯变质程度升高，增大了瓦斯的生成量和对瓦斯的吸附能力。另一方面，在没有隔气盖层、封的吸附能力。另一方面，在没有隔气盖层、封的吸附能力。另一方面，在没有隔气盖层、封的吸附能力。另一方面，在没有隔气盖层、封闭条件不好的情况下，岩浆的高温作用可以强闭条件不好的情况下，岩浆的高温作用可以强闭条件不好的情况下，岩浆的高温作用可以强闭条件不好的情况下，岩浆的高温作用可以强化煤层瓦斯排放，使煤层瓦斯含量减小。化煤层瓦斯排放，使煤层瓦斯含量减小。化煤层瓦斯排放，使煤层瓦斯含量减小。化煤层瓦斯排放，使煤层瓦斯含量减小。所以说，岩浆活动对瓦斯赋存既有生成、保所以说，岩浆活动对瓦斯赋存既有生成、保所以说，岩浆活动对瓦斯赋存既有生成、保所以说，岩浆活动对瓦斯赋存既有生成、保存瓦斯的作用，在某些条件下又有使瓦斯逸散存瓦斯的作用，在某些条件下又有使瓦斯逸散存瓦斯的作用，在某些条件下又有使瓦斯逸散存瓦斯的作用，在某些条件下又有使瓦斯逸散的可能性。的可能性。的可能性。的可能性。31312.矿井瓦斯涌出矿井瓦斯涌出2.1 2.1 2.1 2.1 瓦斯涌出形式瓦斯涌出形式瓦斯涌出形式瓦斯涌出形式1 1、普通涌出、普通涌出-长时间地、均匀地从煤体中涌出瓦斯。长时间地、均匀地从煤体中涌出瓦斯。特点特点：时间上：连续不断：时间上：连续不断 空间上：普遍存在空间上：普遍存在 涌出强度：缓慢、均匀涌出强度：缓慢、均匀2 2、特殊涌出、特殊涌出：-矿井生产过程中，在某些特定地点、突然地于矿井生产过程中，在某些特定地点、突然地于一段时间内大量涌出瓦斯的现象。一段时间内大量涌出瓦斯的现象。特点特点：时间上：突然地、间隔的：时间上：突然地、间隔的 空间上：非普遍存在空间上：非普遍存在 涌出强度：产生动力破坏涌出强度：产生动力破坏32322.2 2.2 2.2 2.2 瓦斯涌出量瓦斯涌出量瓦斯涌出量瓦斯涌出量1 1、定义、定义 瓦瓦斯斯涌涌出出量量指指在在矿矿井井建建设设和和生生产产过过程程中中从从煤煤与岩石内涌出的瓦斯量。与岩石内涌出的瓦斯量。2 2、瓦斯涌出量表示方法、瓦斯涌出量表示方法 （1 1）绝对瓦斯涌出量）绝对瓦斯涌出量 单单位位时时间间涌涌出出的的瓦瓦斯斯体体积积，单单位位为为mm3 3/d/d或或mm3 3/min/min：Q Qg g=QQC C/100 /100 式中式中 QQg g绝对瓦斯涌出量，绝对瓦斯涌出量，m m3 3/min/min；Q Q风量，风量，m m3 3/min/min；C C风流中的平均瓦斯浓度，。风流中的平均瓦斯浓度，。3333（2 2 2 2）相对瓦斯涌出量）相对瓦斯涌出量）相对瓦斯涌出量）相对瓦斯涌出量平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是mmmm3 3 3 3/t /t /t /t 。q q q qg g g g=Q QQ Qg g g g/A/A/A/A 式中：式中：式中：式中：q q q qg g g g 相对瓦斯涌出量，相对瓦斯涌出量，相对瓦斯涌出量，相对瓦斯涌出量，mmmm3 3 3 3/t/t/t/t；Q Q Q Qg g g g 绝对瓦斯涌出量，绝对瓦斯涌出量，绝对瓦斯涌出量，绝对瓦斯涌出量，mmmm3 3 3 3/d/d/d/d；A A A A 日产量，日产量，日产量，日产量，t/dt/dt/dt/d 说明说明说明说明：相对瓦斯涌出量单位的表达式虽然与瓦斯：相对瓦斯涌出量单位的表达式虽然与瓦斯：相对瓦斯涌出量单位的表达式虽然与瓦斯：相对瓦斯涌出量单位的表达式虽然与瓦斯含量的相同，但两者的物理含义是不同的，其数值含量的相同，但两者的物理含义是不同的，其数值含量的相同，但两者的物理含义是不同的，其数值含量的相同，但两者的物理含义是不同的，其数值也是不相等的也是不相等的也是不相等的也是不相等的。34342.3 2.3 2.3 2.3 影响瓦斯涌出的因素影响瓦斯涌出的因素影响瓦斯涌出的因素影响瓦斯涌出的因素 决定于决定于决定于决定于自然因素自然因素自然因素自然因素和和和和开采技术因素开采技术因素开采技术因素开采技术因素的综合影响。的综合影响。的综合影响。的综合影响。（一）自然因素（一）自然因素（一）自然因素（一）自然因素 （1 1 1 1）、煤层和围岩的瓦斯含量）、煤层和围岩的瓦斯含量）、煤层和围岩的瓦斯含量）、煤层和围岩的瓦斯含量 它它它它是是是是决决决决定定定定瓦瓦瓦瓦斯斯斯斯涌涌涌涌出出出出量量量量多多多多少少少少的的的的最最最最重重重重要要要要因因因因素素素素。一一一一般般般般地地地地，煤煤煤煤层层层层的的的的瓦瓦瓦瓦斯斯斯斯含含含含量量量量越越越越高高高高，开开开开采采采采时时时时的的的的瓦瓦瓦瓦斯斯斯斯涌涌涌涌出出出出量也越大。量也越大。量也越大。量也越大。（2 2 2 2）、地面大气压变化）、地面大气压变化）、地面大气压变化）、地面大气压变化3535（二）开采技术因素（二）开采技术因素（二）开采技术因素（二）开采技术因素 1 1 1 1、开采规模、开采规模、开采规模、开采规模 开开开开采采采采规规规规模模模模指指指指开开开开采采采采深深深深度度度度，开开开开拓拓拓拓与与与与开开开开采采采采范范范范围围围围和和和和矿矿矿矿井井井井产量。产量。产量。产量。A A A A、在甲烷带内，随着开采深度的增加，相对瓦斯涌、在甲烷带内，随着开采深度的增加，相对瓦斯涌、在甲烷带内，随着开采深度的增加，相对瓦斯涌、在甲烷带内，随着开采深度的增加，相对瓦斯涌 出量增大。出量增大。出量增大。出量增大。B B B B、开拓与开采的范围越广，煤岩的暴露面就越大，、开拓与开采的范围越广，煤岩的暴露面就越大，、开拓与开采的范围越广，煤岩的暴露面就越大，、开拓与开采的范围越广，煤岩的暴露面就越大，因此，矿井瓦斯涌出量也就越大。因此，矿井瓦斯涌出量也就越大。因此，矿井瓦斯涌出量也就越大。因此，矿井瓦斯涌出量也就越大。C C C C、矿井产量与矿井瓦斯涌出量间的关系比较复杂，、矿井产量与矿井瓦斯涌出量间的关系比较复杂，、矿井产量与矿井瓦斯涌出量间的关系比较复杂，、矿井产量与矿井瓦斯涌出量间的关系比较复杂，达产前、达产后及产量收缩期。达产前、达产后及产量收缩期。达产前、达产后及产量收缩期。达产前、达产后及产量收缩期。36362 2 2 2、开采顺序与回采方法、开采顺序与回采方法、开采顺序与回采方法、开采顺序与回采方法 首先开采的煤层（或分层）瓦斯涌出量大；首先开采的煤层（或分层）瓦斯涌出量大；首先开采的煤层（或分层）瓦斯涌出量大；首先开采的煤层（或分层）瓦斯涌出量大；采空区丢失煤炭多，回采率低的采煤方法，采区采空区丢失煤炭多，回采率低的采煤方法，采区采空区丢失煤炭多，回采率低的采煤方法，采区采空区丢失煤炭多，回采率低的采煤方法，采区瓦斯涌出量大。顶板管理采用陷落法比充填法能瓦斯涌出量大。顶板管理采用陷落法比充填法能瓦斯涌出量大。顶板管理采用陷落法比充填法能瓦斯涌出量大。顶板管理采用陷落法比充填法能造成顶板更大范围的破坏和卸压，临近层瓦斯涌造成顶板更大范围的破坏和卸压，临近层瓦斯涌造成顶板更大范围的破坏和卸压，临近层瓦斯涌造成顶板更大范围的破坏和卸压，临近层瓦斯涌出量就比较大。回采工作面周期来压时，瓦斯涌出量就比较大。回采工作面周期来压时，瓦斯涌出量就比较大。回采工作面周期来压时，瓦斯涌出量就比较大。回采工作面周期来压时，瓦斯涌出量也会大大增加。出量也会大大增加。出量也会大大增加。出量也会大大增加。3 3 3 3、生产工艺、生产工艺、生产工艺、生产工艺 瓦斯从煤层暴露面（煤壁和钻孔）和采落的煤瓦斯从煤层暴露面（煤壁和钻孔）和采落的煤瓦斯从煤层暴露面（煤壁和钻孔）和采落的煤瓦斯从煤层暴露面（煤壁和钻孔）和采落的煤炭内涌出的特点是，初期瓦斯涌出的强度大，然炭内涌出的特点是，初期瓦斯涌出的强度大，然炭内涌出的特点是，初期瓦斯涌出的强度大，然炭内涌出的特点是，初期瓦斯涌出的强度大，然后大致按指数函数的关系逐渐衰减。所以落煤时后大致按指数函数的关系逐渐衰减。所以落煤时后大致按指数函数的关系逐渐衰减。所以落煤时后大致按指数函数的关系逐渐