瓦斯覆存、瓦斯基本参数及涌出量预测资料优秀PPT.ppt

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1、瓦斯覆存、瓦斯基本参数瓦斯覆存、瓦斯基本参数及瓦斯涌出量预料及瓦斯涌出量预料淮北矿业集团瓦斯治理培训淮北矿业集团瓦斯治理培训淮北矿业集团瓦斯治理培训淮北矿业集团瓦斯治理培训中中国国矿矿业业高高校校中中国国矿矿业业高高校校煤煤矿矿瓦瓦斯斯治治理理国国家家工工程程探探讨讨中中心心煤煤矿矿瓦瓦斯斯治治理理国国家家工工程程探探讨讨中中心心程远平程远平程远平程远平 教授教授教授教授目目 录录一、瓦斯赋存一般规律一、瓦斯赋存一般规律 二、瓦斯基本参数及测定方法二、瓦斯基本参数及测定方法三、瓦斯涌出量预料方法三、瓦斯涌出量预料方法 瓦斯赋存一般规律瓦斯赋存一般规律 第一部分第一部分 矿井瓦斯的概念与性质矿井

2、瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质 广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。一般包括四类来源：一般包括四类来源：一般包括四类来源：一般包括四类来源：第一来源是在煤层与围岩内覆存并能涌入到矿井的第一来源是在煤层与围岩内覆存并能涌入到矿井的第一来源是在煤层与围岩内覆存并能涌入到矿井的第一来源是在煤层与围岩内覆存并能涌入到矿井的气体；气体；气体；气体；其次来源是矿井生产过程中生成的气体；其次来源是矿井生产过程中生成的气体；其次来源是矿井生产过程中生成的气体；其次来源是

3、矿井生产过程中生成的气体；第三来源是井下空气与煤、岩、矿物、支架和其它第三来源是井下空气与煤、岩、矿物、支架和其它第三来源是井下空气与煤、岩、矿物、支架和其它第三来源是井下空气与煤、岩、矿物、支架和其它材料之间的化学或生物化学反应生成的气体等；材料之间的化学或生物化学反应生成的气体等；材料之间的化学或生物化学反应生成的气体等；材料之间的化学或生物化学反应生成的气体等；第四来源是放射性物质蜕变过程生成的地下水放出第四来源是放射性物质蜕变过程生成的地下水放出第四来源是放射性物质蜕变过程生成的地下水放出第四来源是放射性物质蜕变过程生成的地下水放出的放射性惰性气体氡及惰性气体氦。的放射性惰性气体氡及惰

4、性气体氦。的放射性惰性气体氡及惰性气体氦。的放射性惰性气体氡及惰性气体氦。在第一来源中主要是有机质在煤化过程中生成的在第一来源中主要是有机质在煤化过程中生成的在第一来源中主要是有机质在煤化过程中生成的在第一来源中主要是有机质在煤化过程中生成的并覆存于煤（岩）中的气体，统称为有机源气体，并覆存于煤（岩）中的气体，统称为有机源气体，并覆存于煤（岩）中的气体，统称为有机源气体，并覆存于煤（岩）中的气体，统称为有机源气体，在有火成岩侵入或碳酸盐受热分解生产的在有火成岩侵入或碳酸盐受热分解生产的在有火成岩侵入或碳酸盐受热分解生产的在有火成岩侵入或碳酸盐受热分解生产的CO2CO2经断经断经断经断层侵入的煤

5、田，还有无机源气体。层侵入的煤田，还有无机源气体。层侵入的煤田，还有无机源气体。层侵入的煤田，还有无机源气体。l矿井瓦斯概念矿井瓦斯概念矿井瓦斯概念矿井瓦斯概念井下常见有害气体物理性质井下常见有害气体物理性质井下常见有害气体物理性质井下常见有害气体物理性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质 l矿井瓦斯概念矿井瓦斯概念矿井瓦斯概念矿井瓦斯概念甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧和爆炸的气甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧和爆炸的气甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧和爆炸的气甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧和爆炸的气体。它对人体的影响同氮相像，可使人窒息。体。

6、它对人体的影响同氮相像，可使人窒息。体。它对人体的影响同氮相像，可使人窒息。体。它对人体的影响同氮相像，可使人窒息。由于甲烷的存在冲淡由于甲烷的存在冲淡由于甲烷的存在冲淡由于甲烷的存在冲淡 了空气中的氧，当甲烷浓度了空气中的氧，当甲烷浓度了空气中的氧，当甲烷浓度了空气中的氧，当甲烷浓度为为为为4343时，空气中相应的氧浓度即降到时，空气中相应的氧浓度即降到时，空气中相应的氧浓度即降到时，空气中相应的氧浓度即降到1212，人，人，人，人感到呼吸特别急促；当甲烷浓度在空气中达感到呼吸特别急促；当甲烷浓度在空气中达感到呼吸特别急促；当甲烷浓度在空气中达感到呼吸特别急促；当甲烷浓度在空气中达5757时

7、，相应的氧浓度被冲淡到时，相应的氧浓度被冲淡到时，相应的氧浓度被冲淡到时，相应的氧浓度被冲淡到9 9，人即可处于昏迷，人即可处于昏迷，人即可处于昏迷，人即可处于昏迷状态，有死亡危急。状态，有死亡危急。状态，有死亡危急。状态，有死亡危急。甲烷分子直径甲烷分子直径甲烷分子直径甲烷分子直径0.41nm0.41nm，其扩散速度是空气的，其扩散速度是空气的，其扩散速度是空气的，其扩散速度是空气的1.341.34倍，它会很快的扩散到巷道空间。甲烷密度为倍，它会很快的扩散到巷道空间。甲烷密度为倍，它会很快的扩散到巷道空间。甲烷密度为倍，它会很快的扩散到巷道空间。甲烷密度为0.716kg/m30.716kg/

8、m3，为空气密度的，为空气密度的，为空气密度的，为空气密度的0.5540.554倍。倍。倍。倍。l矿井瓦斯性质矿井瓦斯性质矿井瓦斯性质矿井瓦斯性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质甲烷在巷道断面内的分布取决于该巷有无瓦斯涌甲烷在巷道断面内的分布取决于该巷有无瓦斯涌甲烷在巷道断面内的分布取决于该巷有无瓦斯涌甲烷在巷道断面内的分布取决于该巷有无瓦斯涌出源。出源。出源。出源。在自然条件下，由于甲烷在空气中表现强扩散性，在自然条件下，由于甲烷在空气中表现强扩散性，在自然条件下，由于甲烷在空气中表现强扩散性，在自然条件下，由于甲烷在空气中表现强扩散性，所以它

9、一经与空气匀整混合，就不会因其比重轻所以它一经与空气匀整混合，就不会因其比重轻所以它一经与空气匀整混合，就不会因其比重轻所以它一经与空气匀整混合，就不会因其比重轻而上浮、聚积，所以当无瓦斯涌出时，巷道断面而上浮、聚积，所以当无瓦斯涌出时，巷道断面而上浮、聚积，所以当无瓦斯涌出时，巷道断面而上浮、聚积，所以当无瓦斯涌出时，巷道断面内甲烷的浓度是匀整分布的；当有瓦斯涌出时，内甲烷的浓度是匀整分布的；当有瓦斯涌出时，内甲烷的浓度是匀整分布的；当有瓦斯涌出时，内甲烷的浓度是匀整分布的；当有瓦斯涌出时，甲烷浓度则呈不匀整分布。甲烷浓度则呈不匀整分布。甲烷浓度则呈不匀整分布。甲烷浓度则呈不匀整分布。l矿井

10、瓦斯性质矿井瓦斯性质矿井瓦斯性质矿井瓦斯性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质矿井瓦斯的概念与性质煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤的过程中生产的。煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤的过程中生产的。煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤的过程中生产的。煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤的过程中生产的。煤的原始母质煤的原始母质煤的原始母质煤的原始母质腐植质沉积以后，一般经验两腐植质沉积以后，一般经验两腐植质沉积以后，一般经验两腐植质沉积以后，一般经验两个成气时期：从植物遗体到泥炭属于生物化学成个成气时期：从植物遗体到泥炭属于生物化学成个成气时期：从植物遗体到泥炭属于生物化学成个成气时期：从植物遗体

11、到泥炭属于生物化学成气时期；在地层的高压高温作用下从褐煤到烟煤气时期；在地层的高压高温作用下从褐煤到烟煤气时期；在地层的高压高温作用下从褐煤到烟煤气时期；在地层的高压高温作用下从褐煤到烟煤直到无烟煤属于煤化变质作用成气时期。直到无烟煤属于煤化变质作用成气时期。直到无烟煤属于煤化变质作用成气时期。直到无烟煤属于煤化变质作用成气时期。瓦斯生成量的多少主要取决于原始母质的组成和瓦斯生成量的多少主要取决于原始母质的组成和瓦斯生成量的多少主要取决于原始母质的组成和瓦斯生成量的多少主要取决于原始母质的组成和煤化作用所处的阶段（煤的牌号）。煤化作用所处的阶段（煤的牌号）。煤化作用所处的阶段（煤的牌号）。煤化

12、作用所处的阶段（煤的牌号）。l矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分这个时期是从腐植型有机物积累在沼泽相和三这个时期是从腐植型有机物积累在沼泽相和三这个时期是从腐植型有机物积累在沼泽相和三这个时期是从腐植型有机物积累在沼泽相和三角洲相环境中起先的，在温度不超过角洲相环境中起先的，在温度不超过角洲相环境中起先的，在温度不超过角洲相环境中起先的，在温度不超过6565条件条件条件条件下，腐植体经厌氧微生物分解成甲烷和二氧化下，腐植体经厌氧微生物分解成甲烷和二氧化下，腐植体经厌氧微生物分解成甲烷和二氧化下，腐植体

13、经厌氧微生物分解成甲烷和二氧化碳，其模式可用下式来概括：碳，其模式可用下式来概括：碳，其模式可用下式来概括：碳，其模式可用下式来概括：生物化学作用成气时期生物化学作用成气时期微生物（纤维素）（类烟煤）l矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分在这个阶段生成的泥炭层，埋深浅，上覆盖层的在这个阶段生成的泥炭层，埋深浅，上覆盖层的在这个阶段生成的泥炭层，埋深浅，上覆盖层的在这个阶段生成的泥炭层，埋深浅，上覆盖层的胶结固化不好，生成的瓦斯通过渗滤和扩散简洁胶结固化不好，生成的瓦斯通过渗滤和扩散简洁胶结固化不好，生成

14、的瓦斯通过渗滤和扩散简洁胶结固化不好，生成的瓦斯通过渗滤和扩散简洁排放到古大气中去，因此生化作用生成的瓦斯，排放到古大气中去，因此生化作用生成的瓦斯，排放到古大气中去，因此生化作用生成的瓦斯，排放到古大气中去，因此生化作用生成的瓦斯，一般不会保留在现在煤层内。一般不会保留在现在煤层内。一般不会保留在现在煤层内。一般不会保留在现在煤层内。随着泥炭层的下沉，上覆盖层越来越厚，压力与随着泥炭层的下沉，上覆盖层越来越厚，压力与随着泥炭层的下沉，上覆盖层越来越厚，压力与随着泥炭层的下沉，上覆盖层越来越厚，压力与温度也随之增高，生物化学作用渐渐减弱直至结温度也随之增高，生物化学作用渐渐减弱直至结温度也随之

15、增高，生物化学作用渐渐减弱直至结温度也随之增高，生物化学作用渐渐减弱直至结束，在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤。束，在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤。束，在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤。束，在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤。生物化学作用成气时期生物化学作用成气时期l矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分褐煤层进一步沉降，压力与温度作用加剧，便进入煤化变褐煤层进一步沉降，压力与温度作用加剧，便进入煤化变褐煤层进一步沉降，压力与温度作用加剧，便进入煤化变褐煤层进一步沉降，压力与温度作

16、用加剧，便进入煤化变质作用造气阶段。质作用造气阶段。质作用造气阶段。质作用造气阶段。一般在一般在一般在一般在100100及其相应的地层压力下，煤层就会产生猛烈的及其相应的地层压力下，煤层就会产生猛烈的及其相应的地层压力下，煤层就会产生猛烈的及其相应的地层压力下，煤层就会产生猛烈的热力变质成气作用。热力变质成气作用。热力变质成气作用。热力变质成气作用。煤的有机质基本结构单元是带侧键官能团并含有杂原子的煤的有机质基本结构单元是带侧键官能团并含有杂原子的煤的有机质基本结构单元是带侧键官能团并含有杂原子的煤的有机质基本结构单元是带侧键官能团并含有杂原子的缩合芳香核体系。在煤化作用过程中，侧键官能团因断

17、裂、缩合芳香核体系。在煤化作用过程中，侧键官能团因断裂、缩合芳香核体系。在煤化作用过程中，侧键官能团因断裂、缩合芳香核体系。在煤化作用过程中，侧键官能团因断裂、分解而削减，芳香核环数则不断增加，芳香核纵向积累加分解而削减，芳香核环数则不断增加，芳香核纵向积累加分解而削减，芳香核环数则不断增加，芳香核纵向积累加分解而削减，芳香核环数则不断增加，芳香核纵向积累加厚，排列渐渐趋于有序化，从而造成有机质一系列物理的厚，排列渐渐趋于有序化，从而造成有机质一系列物理的厚，排列渐渐趋于有序化，从而造成有机质一系列物理的厚，排列渐渐趋于有序化，从而造成有机质一系列物理的和化学的变更。和化学的变更。和化学的变更

18、。和化学的变更。在芳香核缩合和侧键与官能团脱落分解过程中，伴随有大在芳香核缩合和侧键与官能团脱落分解过程中，伴随有大在芳香核缩合和侧键与官能团脱落分解过程中，伴随有大在芳香核缩合和侧键与官能团脱落分解过程中，伴随有大量烃类气体的产生，其中重要的是甲烷。量烃类气体的产生，其中重要的是甲烷。量烃类气体的产生，其中重要的是甲烷。量烃类气体的产生，其中重要的是甲烷。煤化变质作用成气煤化变质作用成气l矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分成煤作用各阶段形成甲烷的示意反应式可描述如成煤作用各阶段形成甲烷的示意反应式可

19、描述如成煤作用各阶段形成甲烷的示意反应式可描述如成煤作用各阶段形成甲烷的示意反应式可描述如下：下：下：下：煤化变质作用成气煤化变质作用成气 在瓦斯生成的同时，芳香核进一步缩合，碳元素进在瓦斯生成的同时，芳香核进一步缩合，碳元素进在瓦斯生成的同时，芳香核进一步缩合，碳元素进在瓦斯生成的同时，芳香核进一步缩合，碳元素进一步集中在碳网中。随着煤化变质作用的加深，基本结构一步集中在碳网中。随着煤化变质作用的加深，基本结构一步集中在碳网中。随着煤化变质作用的加深，基本结构一步集中在碳网中。随着煤化变质作用的加深，基本结构单元中缩聚芳香核的数目不断增加，到无烟煤时，主要由单元中缩聚芳香核的数目不断增加，到

20、无烟煤时，主要由单元中缩聚芳香核的数目不断增加，到无烟煤时，主要由单元中缩聚芳香核的数目不断增加，到无烟煤时，主要由缩聚芳香核组成。缩聚芳香核组成。缩聚芳香核组成。缩聚芳香核组成。从褐煤到无烟煤，煤的变质程度越高，从褐煤到无烟煤，煤的变质程度越高，从褐煤到无烟煤，煤的变质程度越高，从褐煤到无烟煤，煤的变质程度越高，生成的瓦斯量也越多。生成的瓦斯量也越多。生成的瓦斯量也越多。生成的瓦斯量也越多。l矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分l矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯生成矿井瓦斯的生成与组分矿井

21、瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分煤层瓦斯约有煤层瓦斯约有煤层瓦斯约有煤层瓦斯约有2020种组分，包括：甲烷及其同系烃种组分，包括：甲烷及其同系烃种组分，包括：甲烷及其同系烃种组分，包括：甲烷及其同系烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等）、类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等）、类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等）、类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等）、二氧化碳、氮、二氧化硫、硫化氢、一氧化碳和二氧化碳、氮、二氧化硫、硫化氢、一氧化碳和二氧化碳、氮、二氧化硫、硫化氢、一氧化碳和二氧化碳、氮、二氧化硫、硫化氢、一氧化碳和稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙）等。稀有气

22、体（氦、氖、氩、氪、氙）等。稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙）等。稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙）等。其中甲烷及其同系物和二氧化碳是成煤过程的主其中甲烷及其同系物和二氧化碳是成煤过程的主其中甲烷及其同系物和二氧化碳是成煤过程的主其中甲烷及其同系物和二氧化碳是成煤过程的主要产物。要产物。要产物。要产物。当煤层赋存深度大于瓦斯风化带深度时，煤层瓦当煤层赋存深度大于瓦斯风化带深度时，煤层瓦当煤层赋存深度大于瓦斯风化带深度时，煤层瓦当煤层赋存深度大于瓦斯风化带深度时，煤层瓦斯的主要组分（斯的主要组分（斯的主要组分（斯的主要组分（80%80%）是甲烷。）是甲烷。）是甲烷。）是甲烷。l矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿

23、井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分煤层烃类气体组分典型气相色谱图煤层烃类气体组分典型气相色谱图煤层烃类气体组分典型气相色谱图煤层烃类气体组分典型气相色谱图l矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分煤层烃类气体组分质谱定性鉴定结果煤层烃类气体组分质谱定性鉴定结果煤层烃类气体组分质谱定性鉴定结果煤层烃类气体组分质谱定性鉴定结果l矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的

24、生成与组分中国部分煤矿煤层瓦斯组成测定结果中国部分煤矿煤层瓦斯组成测定结果中国部分煤矿煤层瓦斯组成测定结果中国部分煤矿煤层瓦斯组成测定结果l矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分外国煤层瓦斯组分外国煤层瓦斯组分外国煤层瓦斯组分外国煤层瓦斯组分l矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分矿井瓦斯的生成与组分煤中孔隙分类如下：煤中孔隙分类如下：煤中孔隙分类如下：煤中孔隙分类如下：微孔微孔微孔微孔其直径其直径其直径其直径10-5mm10-1mm1

25、0-1mm，它构成层流及紊流混，它构成层流及紊流混，它构成层流及紊流混，它构成层流及紊流混合渗透区间，并确定了煤的宏观（煤和中硬煤）破坏面。合渗透区间，并确定了煤的宏观（煤和中硬煤）破坏面。合渗透区间，并确定了煤的宏观（煤和中硬煤）破坏面。合渗透区间，并确定了煤的宏观（煤和中硬煤）破坏面。煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 l煤中孔隙分类煤中孔隙分类煤中孔隙分类煤中孔隙分类煤的孔隙率是煤中孔隙总体积与煤的总体积之比，煤的孔隙率是煤中孔隙总体积与煤的总体积之比，煤的孔隙率是煤中孔隙总体积与煤的总体积之比，煤的孔隙率是煤中孔隙总体积与煤的总体积

26、之比，通常用百分数表示。通常用百分数表示。通常用百分数表示。通常用百分数表示。孔隙率的单位有时用孔隙率的单位有时用孔隙率的单位有时用孔隙率的单位有时用cmcm3 3/cm/cm3 3、mm3 3/m/m3 3或或或或cmcm3 3/g/g、mm3 3/t/t表示。煤的孔隙率通过实测煤的真密度和视表示。煤的孔隙率通过实测煤的真密度和视表示。煤的孔隙率通过实测煤的真密度和视表示。煤的孔隙率通过实测煤的真密度和视密度来确定，不同单位煤的孔隙率与煤的真、视密度来确定，不同单位煤的孔隙率与煤的真、视密度来确定，不同单位煤的孔隙率与煤的真、视密度来确定，不同单位煤的孔隙率与煤的真、视密度存在如下关系：密度

27、存在如下关系：密度存在如下关系：密度存在如下关系：l煤的孔隙率煤的孔隙率煤的孔隙率煤的孔隙率 煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 确定煤的孔隙率归结为测定煤的真密确定煤的孔隙率归结为测定煤的真密确定煤的孔隙率归结为测定煤的真密确定煤的孔隙率归结为测定煤的真密度和视密度；度和视密度；度和视密度；度和视密度；煤的视密度用压汞法测定；煤的视密度用压汞法测定；煤的视密度用压汞法测定；煤的视密度用压汞法测定；煤的真密度用溶液侵润法测定。煤的真密度用溶液侵润法测定。煤的真密度用溶液侵润法测定。煤的真密度用溶液侵润法测定。l煤的孔隙率煤的孔隙率煤的孔隙率

28、煤的孔隙率 煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 压汞法的原理基于毛细血管阻力。因为汞对煤无压汞法的原理基于毛细血管阻力。因为汞对煤无压汞法的原理基于毛细血管阻力。因为汞对煤无压汞法的原理基于毛细血管阻力。因为汞对煤无潮湿实力，只有在外部压力作用下，克服了毛细潮湿实力，只有在外部压力作用下，克服了毛细潮湿实力，只有在外部压力作用下，克服了毛细潮湿实力，只有在外部压力作用下，克服了毛细管阻力，汞才能进入煤的孔隙。管阻力，汞才能进入煤的孔隙。管阻力，汞才能进入煤的孔隙。管阻力，汞才能进入煤的孔隙。由于毛细管阻力取决于孔隙半径，因此可以依据由于毛细

29、管阻力取决于孔隙半径，因此可以依据由于毛细管阻力取决于孔隙半径，因此可以依据由于毛细管阻力取决于孔隙半径，因此可以依据在确定汞压力下压入煤中的汞体积，确定出煤中在确定汞压力下压入煤中的汞体积，确定出煤中在确定汞压力下压入煤中的汞体积，确定出煤中在确定汞压力下压入煤中的汞体积，确定出煤中大于某一半径孔隙的总体积。大于某一半径孔隙的总体积。大于某一半径孔隙的总体积。大于某一半径孔隙的总体积。压汞法测定孔隙压汞法测定孔隙压汞法测定孔隙压汞法测定孔隙 l煤的孔隙率煤的孔隙率煤的孔隙率煤的孔隙率 煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 孔隙半径与汞压力关

30、系：孔隙半径与汞压力关系：孔隙半径与汞压力关系：孔隙半径与汞压力关系：式中式中式中式中r r为煤的孔隙半径，为煤的孔隙半径，为煤的孔隙半径，为煤的孔隙半径，p p为汞压力。由上式为汞压力。由上式为汞压力。由上式为汞压力。由上式可看出，汞的压力越大，则汞进入的孔径越可看出，汞的压力越大，则汞进入的孔径越可看出，汞的压力越大，则汞进入的孔径越可看出，汞的压力越大，则汞进入的孔径越小。小。小。小。压汞法测定孔隙压汞法测定孔隙压汞法测定孔隙压汞法测定孔隙 l煤的孔隙率煤的孔隙率煤的孔隙率煤的孔隙率 煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 煤的比表面积是

31、表征瓦斯突出煤体气固介质物理煤的比表面积是表征瓦斯突出煤体气固介质物理煤的比表面积是表征瓦斯突出煤体气固介质物理煤的比表面积是表征瓦斯突出煤体气固介质物理和化学吸附实力的指标。和化学吸附实力的指标。和化学吸附实力的指标。和化学吸附实力的指标。在确定的瓦斯压力条件下，煤的比表面积越大，在确定的瓦斯压力条件下，煤的比表面积越大，在确定的瓦斯压力条件下，煤的比表面积越大，在确定的瓦斯压力条件下，煤的比表面积越大，煤对瓦斯气体的吸附实力越强，但当煤中的瓦斯煤对瓦斯气体的吸附实力越强，但当煤中的瓦斯煤对瓦斯气体的吸附实力越强，但当煤中的瓦斯煤对瓦斯气体的吸附实力越强，但当煤中的瓦斯压力部分解除后，煤的比

32、表面积的大小又干脆影压力部分解除后，煤的比表面积的大小又干脆影压力部分解除后，煤的比表面积的大小又干脆影压力部分解除后，煤的比表面积的大小又干脆影响到煤的解吸瓦斯的实力。响到煤的解吸瓦斯的实力。响到煤的解吸瓦斯的实力。响到煤的解吸瓦斯的实力。试验证明煤的比表面积与瓦斯解吸的速度和解吸试验证明煤的比表面积与瓦斯解吸的速度和解吸试验证明煤的比表面积与瓦斯解吸的速度和解吸试验证明煤的比表面积与瓦斯解吸的速度和解吸量都存在着明显的线性关系。煤的比表面积的增量都存在着明显的线性关系。煤的比表面积的增量都存在着明显的线性关系。煤的比表面积的增量都存在着明显的线性关系。煤的比表面积的增大不仅增加了煤吸附瓦斯

33、和放散瓦斯的实力，而大不仅增加了煤吸附瓦斯和放散瓦斯的实力，而大不仅增加了煤吸附瓦斯和放散瓦斯的实力，而大不仅增加了煤吸附瓦斯和放散瓦斯的实力，而且也增加了瓦斯突出的危急性。另外，煤的比表且也增加了瓦斯突出的危急性。另外，煤的比表且也增加了瓦斯突出的危急性。另外，煤的比表且也增加了瓦斯突出的危急性。另外，煤的比表面积对瓦斯突出强度也有确定的影响。面积对瓦斯突出强度也有确定的影响。面积对瓦斯突出强度也有确定的影响。面积对瓦斯突出强度也有确定的影响。l煤的比表面积煤的比表面积煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 l煤的比表面积与煤体结构关系煤的比

34、表面积与煤体结构关系煤的比表面积与煤体结构关系煤的比表面积与煤体结构关系煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 l煤的比表面积与突出的关系煤的比表面积与突出的关系煤的比表面积与突出的关系煤的比表面积与突出的关系煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 孔隙率与煤化程度的关系；孔隙率与煤化程度的关系；孔隙率与煤化程度的关系；孔隙率与煤化程度的关系；孔隙率与煤的破坏程度的关系；孔隙率与煤的破坏程度的关系；孔隙率与煤的破坏程度的关系；孔隙率与煤的破坏程度的关系；孔隙率与地应力的关系。孔隙率与地应力的关系

35、。孔隙率与地应力的关系。孔隙率与地应力的关系。l煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素 煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 从长焰煤起先，随着煤化程度从长焰煤起先，随着煤化程度从长焰煤起先，随着煤化程度从长焰煤起先，随着煤化程度的加深（挥发分减小）煤的总的加深（挥发分减小）煤的总的加深（挥发分减小）煤的总的加深（挥发分减小）煤的总孔隙体积渐渐削减，到焦、瘦孔隙体积渐渐削减，到焦、瘦孔隙体积渐渐削减，到焦、瘦孔隙体积渐渐削减，到焦、瘦煤时达到最低值，而后随煤化煤时达到最低值，而后随煤化煤时达到

36、最低值，而后随煤化煤时达到最低值，而后随煤化程度的加深，总孔隙体积又渐程度的加深，总孔隙体积又渐程度的加深，总孔隙体积又渐程度的加深，总孔隙体积又渐渐增加，至无烟煤时达到最大渐增加，至无烟煤时达到最大渐增加，至无烟煤时达到最大渐增加，至无烟煤时达到最大值。值。值。值。然而，煤中的微孔体积随着煤然而，煤中的微孔体积随着煤然而，煤中的微孔体积随着煤然而，煤中的微孔体积随着煤化程度的增加是始终增长的。化程度的增加是始终增长的。化程度的增加是始终增长的。化程度的增加是始终增长的。孔隙率与煤化程度的关系孔隙率与煤化程度的关系孔隙率与煤化程度的关系孔隙率与煤化程度的关系l煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主

37、要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素 煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 大孔确定了猛烈地质构造破坏煤的破坏面，大孔确定了猛烈地质构造破坏煤的破坏面，大孔确定了猛烈地质构造破坏煤的破坏面，大孔确定了猛烈地质构造破坏煤的破坏面，因此煤的破坏越严峻，其渗透容积越高，即因此煤的破坏越严峻，其渗透容积越高，即因此煤的破坏越严峻，其渗透容积越高，即因此煤的破坏越严峻，其渗透容积越高，即孔隙率越大。孔隙率越大。孔隙率越大。孔隙率越大。孔隙率与煤的破坏程度的关系孔隙率与煤的破坏程度的关系孔隙率与煤的破坏程度的关系孔隙率与煤的破坏程度的关

38、系l煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素 煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 压性的地应力（压应力）可使渗透容积缩小，压压性的地应力（压应力）可使渗透容积缩小，压压性的地应力（压应力）可使渗透容积缩小，压压性的地应力（压应力）可使渗透容积缩小，压应力越小，渗透容积缩小越多，即孔隙率减小越应力越小，渗透容积缩小越多，即孔隙率减小越应力越小，渗透容积缩小越多，即孔隙率减小越应力越小，渗透容积缩小越多，即孔隙率减小越多；张性地应力（张应力）可使裂隙张开，使渗多；张性地应力（张应力）可使裂隙张开，

39、使渗多；张性地应力（张应力）可使裂隙张开，使渗多；张性地应力（张应力）可使裂隙张开，使渗透容积增大，张应力越高，渗透容积增长越多，透容积增大，张应力越高，渗透容积增长越多，透容积增大，张应力越高，渗透容积增长越多，透容积增大，张应力越高，渗透容积增长越多，即孔隙率增加越多；即孔隙率增加越多；即孔隙率增加越多；即孔隙率增加越多；卸压（地应力减小）作用可使煤（岩）的渗透容卸压（地应力减小）作用可使煤（岩）的渗透容卸压（地应力减小）作用可使煤（岩）的渗透容卸压（地应力减小）作用可使煤（岩）的渗透容积增大，即孔隙率增高；增压（地应力集中）作积增大，即孔隙率增高；增压（地应力集中）作积增大，即孔隙率增高

40、；增压（地应力集中）作积增大，即孔隙率增高；增压（地应力集中）作用可使煤（岩）受到压缩，渗透容积削减即孔隙用可使煤（岩）受到压缩，渗透容积削减即孔隙用可使煤（岩）受到压缩，渗透容积削减即孔隙用可使煤（岩）受到压缩，渗透容积削减即孔隙率降低。率降低。率降低。率降低。试验表明地应力并不削减煤的吸附体积，或削减试验表明地应力并不削减煤的吸附体积，或削减试验表明地应力并不削减煤的吸附体积，或削减试验表明地应力并不削减煤的吸附体积，或削减得不多（因大孔及可见孔的表面积削减），因此得不多（因大孔及可见孔的表面积削减），因此得不多（因大孔及可见孔的表面积削减），因此得不多（因大孔及可见孔的表面积削减），因此

41、地应力对煤的吸附性影响很小。地应力对煤的吸附性影响很小。地应力对煤的吸附性影响很小。地应力对煤的吸附性影响很小。孔隙率与地应力的关系孔隙率与地应力的关系孔隙率与地应力的关系孔隙率与地应力的关系l煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素煤孔裂隙的主要影响因素 煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性煤的储存与输运瓦斯特性 甲烷在煤中呈两种状态存在，在渗透空间内的甲甲烷在煤中呈两种状态存在，在渗透空间内的甲甲烷在煤中呈两种状态存在，在渗透空间内的甲甲烷在煤中呈两种状态存在，在渗透空间内的甲烷主要呈自由状态，称为自由瓦斯或游离瓦斯，烷主要呈自由状态

42、，称为自由瓦斯或游离瓦斯，烷主要呈自由状态，称为自由瓦斯或游离瓦斯，烷主要呈自由状态，称为自由瓦斯或游离瓦斯，由于甲烷分子的自由热运动，显示出相应的瓦斯由于甲烷分子的自由热运动，显示出相应的瓦斯由于甲烷分子的自由热运动，显示出相应的瓦斯由于甲烷分子的自由热运动，显示出相应的瓦斯压力，这种状态的瓦斯听从气体状态方程；压力，这种状态的瓦斯听从气体状态方程；压力，这种状态的瓦斯听从气体状态方程；压力，这种状态的瓦斯听从气体状态方程；另一种在微孔内主要呈吸附状态存在在微孔表面另一种在微孔内主要呈吸附状态存在在微孔表面另一种在微孔内主要呈吸附状态存在在微孔表面另一种在微孔内主要呈吸附状态存在在微孔表面上

43、和在煤的粒子内部占据着煤分子结构的孔穴或上和在煤的粒子内部占据着煤分子结构的孔穴或上和在煤的粒子内部占据着煤分子结构的孔穴或上和在煤的粒子内部占据着煤分子结构的孔穴或煤分子之间的空间（后两者中的瓦斯可称为固溶煤分子之间的空间（后两者中的瓦斯可称为固溶煤分子之间的空间（后两者中的瓦斯可称为固溶煤分子之间的空间（后两者中的瓦斯可称为固溶体，包括在吸附状态中）。体，包括在吸附状态中）。体，包括在吸附状态中）。体，包括在吸附状态中）。煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带 l煤层瓦斯赋存状态煤层瓦斯赋存状态煤层瓦斯赋存状态煤层瓦

44、斯赋存状态 甲烷位置甲烷存在形式甲烷体积 裂隙和大孔游离512块间间隙吸附812侧基的分子间空间吸附（固溶体）7580徽晶芳基层的缺陷替代式固溶体15芳族碳的徽晶中填隙式固溶体512在采深在采深在采深在采深3001200m3001200m中等变质煤中甲烷存在状态分布状况中等变质煤中甲烷存在状态分布状况中等变质煤中甲烷存在状态分布状况中等变质煤中甲烷存在状态分布状况表明在现今采深下，游离瓦斯仅占表明在现今采深下，游离瓦斯仅占表明在现今采深下，游离瓦斯仅占表明在现今采深下，游离瓦斯仅占5 51212，其余为吸附瓦斯。其余为吸附瓦斯。其余为吸附瓦斯。其余为吸附瓦斯。煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦

45、斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带 l煤层瓦斯赋存状态煤层瓦斯赋存状态煤层瓦斯赋存状态煤层瓦斯赋存状态 煤中的各组分是处于气态或是液态取决于煤层温度与瓦煤中的各组分是处于气态或是液态取决于煤层温度与瓦煤中的各组分是处于气态或是液态取决于煤层温度与瓦煤中的各组分是处于气态或是液态取决于煤层温度与瓦斯压力，在目前开采深度与煤层瓦斯压力下，乙烷是气斯压力，在目前开采深度与煤层瓦斯压力下，乙烷是气斯压力，在目前开采深度与煤层瓦斯压力下，乙烷是气斯压力，在目前开采深度与煤层瓦斯压力下，乙烷是气态，其它重烷是液态；态，其它重烷是液态；态，其它重烷是液态；态，其它

46、重烷是液态；煤层中瓦斯除吸附和游离状态以外，还有可能以瓦斯水煤层中瓦斯除吸附和游离状态以外，还有可能以瓦斯水煤层中瓦斯除吸附和游离状态以外，还有可能以瓦斯水煤层中瓦斯除吸附和游离状态以外，还有可能以瓦斯水化物晶体形式存在。其结构形式为化物晶体形式存在。其结构形式为化物晶体形式存在。其结构形式为化物晶体形式存在。其结构形式为xMyHxMyH2 2OO，其中，其中，其中，其中MM代代代代表烃。瓦斯水化物组成见下表。表烃。瓦斯水化物组成见下表。表烃。瓦斯水化物组成见下表。表烃。瓦斯水化物组成见下表。瓦斯种类CH4C2H6C3H6异丁烷CO2组成比 M：H2O8:463:231:171:178:46分

47、子直径（nm）0.410.550.650.650.47煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带 l煤层瓦斯赋存状态煤层瓦斯赋存状态煤层瓦斯赋存状态煤层瓦斯赋存状态 当煤层具有露头或在冲积层之下有含煤盆地时，当煤层具有露头或在冲积层之下有含煤盆地时，当煤层具有露头或在冲积层之下有含煤盆地时，当煤层具有露头或在冲积层之下有含煤盆地时，在煤层内存在两个不同方向的气体运移，即煤层在煤层内存在两个不同方向的气体运移，即煤层在煤层内存在两个不同方向的气体运移，即煤层在煤层内存在两个不同方向的气体运移，即煤层生成的瓦斯由深部向上运移；而

48、地面空气、表土生成的瓦斯由深部向上运移；而地面空气、表土生成的瓦斯由深部向上运移；而地面空气、表土生成的瓦斯由深部向上运移；而地面空气、表土中的生物化学和化学反应生成的气体向煤层深部中的生物化学和化学反应生成的气体向煤层深部中的生物化学和化学反应生成的气体向煤层深部中的生物化学和化学反应生成的气体向煤层深部渗流扩散，从而使覆存在煤层内的瓦斯表现出垂渗流扩散，从而使覆存在煤层内的瓦斯表现出垂渗流扩散，从而使覆存在煤层内的瓦斯表现出垂渗流扩散，从而使覆存在煤层内的瓦斯表现出垂向分带特征。向分带特征。向分带特征。向分带特征。煤层瓦斯沿垂向一般可分为两个带：瓦斯风化带煤层瓦斯沿垂向一般可分为两个带：瓦

49、斯风化带煤层瓦斯沿垂向一般可分为两个带：瓦斯风化带煤层瓦斯沿垂向一般可分为两个带：瓦斯风化带与甲烷带。与甲烷带。与甲烷带。与甲烷带。l煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带 瓦斯风化带是瓦斯风化带是瓦斯风化带是瓦斯风化带是COCO2 2N N2 2、N N2 2与与与与N N2 2CHCH4 4三个三个三个三个带的统称，各带不仅瓦斯组分不同而且瓦斯带的统称，各带不仅瓦斯组分不同而且瓦斯带的统称，各带不仅瓦斯组分不同而且瓦斯带的统称，各带不仅瓦斯组分不同而且瓦

50、斯含量也不相同。含量也不相同。含量也不相同。含量也不相同。瓦斯风化带瓦斯风化带瓦斯风化带瓦斯风化带l煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带 l煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带 l煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带煤层瓦斯赋存状态及其