影响媒体瓦斯含量的因素很多.doc

影响媒体瓦斯含量的因素很多，可概括为两类：一类是影响瓦斯生成量多少的因素。如生煤前含有机质越多，瓦斯生成量就越大；炭化程度越高，含固定炭越多，瓦斯生成量也越大；按地史来说，古老煤田成煤早，瓦斯生成量就大。另一类因素是瓦斯的保存和放散条件。瓦斯的保存条件是指煤的孔隙多少和对瓦斯的吸附能力；放散条件是指煤的赋存条件、覆盖层的性质和煤的厚薄、地质构造等因素。这些条件可归纳为四个方面：（1）煤的性质。煤的孔隙率大，贮存游离瓦斯的空隙就大，瓦斯的吸附能力也大。煤层的透气性越大，瓦斯就容易逸散，反之，就易保存。水分对瓦斯也有一定的影响，它不仅占据了空隙和吸附面，而且还可以溶解和带走瓦斯。因此，煤层含水越大，瓦斯相应就越少。（2）煤层赋存条件。首先是煤层的埋藏深度。浅部煤层，特别是有露头存在时，媒体中的瓦斯容易逸散到大气中去，瓦斯含量就很小。如果煤层为较厚的冲积层所覆盖，没有通过地表的露头，瓦斯难以逸散，煤层所含的瓦斯量就比较大。一般说来，煤层的瓦斯含量随着深度的增加而逐渐增大。其次是煤层的倾角，煤层的倾角越小，瓦斯含量就越大。（3）围岩性质。如果煤层的围岩致密致密完整，煤层中的瓦斯就容易保存下来。反之，瓦斯容易逸散。（4）地质构造。地质构造往往是同一矿区内瓦斯差别的主要原因，在地质构造附近瓦斯涌出量往往增加或减少。一般说来，开放性断层有利于瓦斯排放，瓦斯含量减少；压性断层甚至可以封闭贮存瓦斯，称之为封闭性断层，其瓦斯含量增大。 工作面经卸压后的矿山压力分布：卸压区宽度约为5-11米为塑性区，11-20米为弹性区，20米以后为原始应力区。1、煤钻屑瓦斯解析（h2）：钻屑中残存瓦斯压力（瓦斯含量），向一密闭的空间释放（解吸）瓦斯，用该空间体积和压力（以水柱计压差表示）变化来表征煤样解吸出的瓦斯量。（吸附瓦斯解析为游离瓦斯）2、瓦斯放散初速度P：在煤与瓦斯突出发生、发展过程中，就煤质自身而言，人们公认的观点只有两个因素：煤的强度。强度越大越不容易破坏，对突出发展的阻力就越大，突出的危险性就越小；相反，煤的强度越小越易破坏，其阻力就越小，破碎所需的能量就越小，突出危险性也就越大。煤的放散瓦斯能力，在突出的最初一段时间内煤中所含的瓦斯放散出的越多，在突出过程中就容易形成携带煤体运动的瓦斯流，其突出危险性也就越大；相反如煤中含有大量瓦斯，但在短时间内放出的量很小，那么这种煤虽含有大量瓦斯，但不易形成瓦斯流，其突出危险性就越小。3、钻屑量的测定：答：钻屑量可用重量法或容量法测定：（1） 重量法：每钻一米钻孔，收集全部钻屑，用弹簧秤称重；（2） 容量法：每钻一米钻孔，收集全部钻屑，用量具测定钻屑体积4、煤的坚固性系数(f)煤的坚固性系数是反映煤体这种颗粒状固体力学性质的一种相对指标。其值越大，表示这种煤体越稳定，在外力的作用下越不容易破碎，在同样的瓦斯压力、地应力条件下越不容易发生突出。因此，在煤层的突出危险性预测中，它是一种综合反映煤体应力、瓦斯压力、和煤的物理力学性质的一个重要的测定指标。5、煤层透气性系数：是煤层瓦斯流动难易程度的标志一、煤层透气系数的基本概念 原始煤层的透气性一般是很低的，瓦斯在煤层中的流动速度也很小，每昼夜仅数厘米到几米。根据试验室和现场的测定研究，流动状态属于层流运动，也就是瓦斯的流速和压差成正比，与煤层的渗透率成正比，符合直线渗透定律及达西定律。6、煤的吸附常数煤体内部存在着大量孔隙，具有很大的表面积，因此煤是一种天然吸附剂。瓦斯作为一种吸附质，在一恒定温度下，吸附量与压力关系较好地符合朗格缪尔方程： X=a*b*P/(1+b*P) 式中： X压力p下的煤的可燃质吸附瓦斯量，cm3/gr； P瓦斯压力，MPa； a吸附常数，当p时，即为煤的可燃质饱和吸附量cm3/gr； b吸附常数， MPa-1。 常数a、b即为煤的吸附常数，决定着煤样在不同压力下吸附瓦斯量的多少，因此煤的瓦斯吸附常数是衡量煤吸附瓦斯能力大小的指标。a值的物理意义是当瓦斯压力趋向无穷大时，煤的可燃质极限瓦斯吸附量。煤矿瓦斯及其治理1.瓦斯概念广义：井下除正常空气的大气成份以外，涌向采矿空间的各种有毒、有害气体总称。狭义：煤矿生产过程中从煤、岩内涌出的，以甲烷为主要成份的混合气体总称。2.垂直分带形成原因：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。划分的意义：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瓦斯管理工作的基础。3.煤的孔隙特征集气性-CH4的存在形态、含量，etc;渗透性-流态、流出形式、涌出量；力学特性-强度、弹性、脆性分类：类别直径/mm CH4的存在形态微孔10-5 吸附、吸收小孔 10-5 10-4 吸收、游离中孔 10-4 10-3 表面吸附、游离大孔 10-3 10-1 游离主要影响因素：煤化程度、地址破坏程度、地应力性质及其大小等因素4.煤的吸附特性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影响因素：瓦斯压力、温度、瓦斯性质、煤的变质程度、煤中的水分、煤中的灰分吸附方程（煤吸附甲烷量一般用Langmuir方程来表示,Langmuir方程是用单分子层吸附模型推导出来的；在理论上，煤吸附甲烷不符合单分子层吸附模型,由于煤吸附甲烷得到的吸附等温线都属于第1类吸附等温线，所以可以用Langmuir方程来表示煤吸附甲烷量；同时，Langmuir方程使用方便，两个吸附常数和b的物理意义明确，因而应用广泛。）Langmuir方程（1916年）理论计算式：x=abp/(1+bp)式中：X-给定温度下的吸附量，m3/t； a-吸附常数，极限吸附量，m3/t； b-吸附常数，Mpa-1; P-吸附平衡时的气体压力，Mpa。 a、b通过实验室测定得出。实际算式：x=k+abp/(1+bp)5.煤层瓦斯压力：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，它在某一点上各向大小相等，方向与孔隙壁垒垂直意义：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。分布规律：在甲烷带内，煤层的瓦斯压力随深度的增加而增加，多数煤层呈线性增加，瓦斯压力梯度随地质条件而异，在地质条件相近的块段内相同深度的同一煤层具有大体相同的瓦斯压力。因此可以预测深部煤层瓦斯压力：p=p+c(h-h), P预测的甲烷带内深H(m)处的瓦斯压力，MPa; c瓦斯压力梯度，MPa/m;c=p2-p1/h2-h16.瓦斯存在状态：游离状态、吸附状态、其他形态结晶水化物瓦斯含量含义：单位质量或体积的煤中含有的瓦斯量影响因素：煤层埋藏深度、煤层和围岩的透气性、煤层倾角、煤层露头、地质构造、煤化程度、地层的地质史、水文地质条件。二矿井瓦斯流向分类：A）单向流动（一维）：在x、y、z三维空间中，只有一向有流速。B）径向流场在x、y、z三维空间中，两个方向有流速。C）球向流场在x、y、z三维空间中，三个方向均有流速。7.煤层透气性系数：是煤层瓦斯流动难易程度的标志。瓦斯涌出量的含义：指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯量。它是确定矿井瓦斯等级、进行矿井通风计算等方面的依据。瓦斯涌出形式：指矿井瓦斯在时间、空间上的分布形式。（1）普通涌出：长时间地、均匀地从煤体中涌出瓦斯。特点：时间上：连续不断；空间上：普遍存在；涌出强度：缓慢、均匀（2）特殊涌出：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。特点：时间上：突然地、间隔的；空间上：非普遍存在；涌出强度：产生动力破坏。8.回采工作面瓦斯涌出1）瓦斯涌出来源本开采煤层：煤壁、采空区、采落煤炭；厚煤层未采分层；采动影响邻近层；围岩。2）时空不均匀性A）落煤、放煤时与平均瓦斯涌出相比。水采：24倍；炮采：1.42.0倍；机采：1.3 1.6倍；风镐：1.1 1.3倍。B）从切眼起逐渐增大，达到一定距离后稳定（初次来压后），随老顶周期来压，瓦斯涌出呈周期性变化。C）对上行通风，从工作面下口至上口，瓦斯浓度逐渐增大，上隅角达到最大。9.回踩工作面及巷道附近瓦斯涌出Q=Qb+CtCl式中：Qb-本煤层瓦斯涌出量；Ql -邻近层瓦斯涌出量;Ct-取决于通风系统的系数10.瓦斯涌出不均系数的含义：某一段时间内，周期性最大瓦斯涌出量与平均瓦斯涌出之比。矿井瓦斯涌出不均系数表示为： kg=Qmax/Qa式中：kg给定时间内瓦斯涌出不均系数，一般大于1；Qmax该时间内的最大瓦斯涌出量，m3/min；Qa该时间内的平均瓦斯涌出量，m3/min；11.影响瓦斯涌出量的主要因素:（一）自然因素1、煤层和围岩的瓦斯含量。它是决定瓦斯涌出量多少的最重要因素。一般地，煤层的瓦斯含量越高，开采时的瓦斯涌出量也越大。2、地面大气压变化。对回采工作面采空区和老空区、塌陷区、冒顶区瓦斯涌出有明显影响。（二）开采技术因素1、开采规模2、开采顺序与回采方法3、生产工艺4、风量变化5、采区通风系统6、采空区的密闭质量12.瓦斯积聚层瓦斯积聚：瓦斯浓度超过2%，其体积超过0.5m3的现象。瓦斯积聚层：瓦斯在其自身浮力作用下上升，积聚于巷道顶板形成稳定的瓦斯层。原因：1）巷道周壁不断涌出瓦斯（点或面涌出）2）巷道风流含有瓦斯3）巷道风速低，不能造成瓦斯与空气紊流混合。13.矿井瓦斯等级及其鉴定矿井瓦斯等级划分原则：按矿井瓦斯涌出量的大小和瓦斯涌出形式。意义：便于进行分级管理，使矿井瓦斯管理趋于科学化。瓦斯矿井：一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。突出矿井：矿井在采掘过程中，只要发生过1次煤（岩）与瓦斯突出（简称突出，下同），该矿井即为突出矿井。突出煤层：发生突出的煤层即为突出煤层。根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：（一）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于等于40m3/min（二）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min（三）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井