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1、1. 矿井瓦斯的概念广义上讲，矿井瓦斯是指井下有害气体的总称；狭义上讲，矿井瓦斯是指煤层瓦斯，即甲烷（CH4） ，它是成煤过程中的一种伴生气体，也称煤层气。2.1 广义瓦斯与狭义瓦斯的划分瓦斯 含义 位置 来源 形成时间 甲烷浓度 含其他 气体 可用性 广义瓦斯井下有害气体 采掘空间 煤 层 围 岩 生 产 中 生 物 化 学 反 应采掘后 低 多 害狭义瓦斯煤层瓦斯（甲烷）煤层和顶底板围岩的孔隙和裂隙煤层围岩 采掘前 高 少益（ 资 源 ）2.矿井瓦斯成分的分类可燃可爆气体：甲烷（CH4） 、H2、CO、 H2S 及其同系物烷（CnH2n+2） 、环烷烃（CnH2n ） 、芳香烃（C6H6、
2、CH3C6H5）等。有毒气体： H2S、CO、SO2 、NO2、NO、NH3 等。窒息性气体：CH4、N2、CO2、H2 放射性气体： Rn（氡） 、He（氦）3.甲烷（CH4）的性质无色、无味、无嗅气体。可燃可爆气体和窒息性气体。扩散性强，扩散速度是空气的 1.34 倍。（当甲烷浓度为 43%时，空气中相应的氧气浓度将降到 12%，人感到呼吸非常短促；当甲烷浓度为 57%时，相应的氧气浓度被冲淡降到 9%，人即刻处于昏迷状态）密度小，0.716kg/m3( 标准状态下)，为空气密度的 0.554 倍。微溶于水（比瓦斯中其它气体弱） 。4.矿井瓦斯的来源煤层与围岩内赋存并能侵入到矿井的气体。矿
3、井生产过程中生成的气体（例如放炮时产生的炮烟等） 。井下空气与煤岩、矿物、支架与其它材料之间的化学或生物化学的反应生成的气体。放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡（Rn）及惰性气体氦。5.瓦斯灾害分类（三种类型）煤与瓦斯突出 瓦斯燃烧爆炸 瓦斯使人窒息6.煤和煤层瓦斯生成的条件腐植型有机物（植物）被泥沙和海水所淹没，与空气隔绝高温高压的环境经历较长的成气时期7.煤和煤层瓦斯的生成过程成煤植物泥炭褐煤长焰煤气煤肥煤焦煤瘦煤贫煤半无烟煤无烟煤生物化学成气时期（从植物泥炭褐煤）煤化变质作用成气时期（高温高压下从褐煤无烟煤的过程）瓦斯生成量最多的时期:长焰煤气煤,半无烟煤无烟煤8.煤
4、的孔隙率：煤的总孔隙体积占相应煤的体积的百分比称为煤的孔隙率，以%表示。9.煤中孔隙分类微孔其直径10-1mm，它构成层流及紊流混合渗透的区间，并决定了煤的宏观（硬和中硬煤）破坏面。渗透容积: 一般把小孔至可见孔的孔隙体积之和称为渗透容积。总孔隙体积: 把吸附容积与渗透容积之和称为总孔隙体积。10.煤孔隙特性的主要因素：煤的孔隙特性与煤化程度、地质破坏程度和地应力性质及其大小等因素密切相关。11.煤层瓦斯的一般分布规律赋存于煤层内的瓦斯表现出：纵向分布特性，越深煤层瓦斯越多煤层瓦斯沿纵向一般分布为两个带：瓦斯风化带和甲烷带12.确定瓦斯风化带下部边界的条件烷及重烃浓度之和（ CH4+CNCH2
5、N+2+CNH2N+。 。 。 。 ）=80%煤层瓦斯压力 P=0.1-0.5MPa相对瓦斯涌出量 q1=2-3 m3/t（煤）煤层瓦斯含量 Q=1-7 m3/t（煤） （根据不同牌号的煤取不同的值）13.瓦斯风化带是划定低瓦斯矿井和低瓦斯区域的基本条件。14.煤层瓦斯的两种状态在一定的条件下，煤层瓦斯以游离（自由）瓦斯（5%30% ）和吸附瓦斯两种状态赋存于煤体和围岩中15.煤层瓦斯含量及其计算 10)(3.011)0(021 WAwebpaTVQtnp 游离瓦斯含量 1是马略特定律，吸附瓦斯含量 2Q是朗缪尔方程16.影响吸附瓦斯量的主要因素瓦斯压力的影响温度的影响空隙率的影响煤中水分的影
6、响17.煤层瓦斯压力参数的作用（为什么说煤层瓦斯压力是研究煤层瓦斯的最重要的两个参数之一？）反映了煤层瓦斯含量的多少决定了瓦斯流动动力高低以及瓦斯流动现象的潜能大小是研究与评价瓦斯储量、瓦斯涌出、瓦斯流动、瓦斯抽放与瓦斯突出问题的重要参数。18.煤层瓦斯压力分布的一般规律煤层瓦斯压力随煤层的埋深增加而增加；在煤层赋存条件稳定的情况下，煤层瓦斯压力随深度呈线性关系:PP0C（HH0）P深度为 H 处的瓦斯压力，MPa；P0瓦斯风化带深度为 H0 处的瓦斯压力（一般取 0.150.2） ，MPa; H0瓦斯风化带深度，m；H煤层距离地表的垂直深度，m;C瓦斯压力梯度。同一层煤，由于地质作用的不同（
7、煤层赋存条件不同） ，相同水平、相同埋深，瓦斯压力也可能不一样。19. 影响煤层瓦斯含量的主要因素煤层埋藏深度煤层和围岩的渗透性煤层倾角煤层露头地质构造煤化程度水灾地质条件煤田地质史20. 甲烷带特点 甲烷浓度80%瓦斯压力(2-3MPa ) 较大 ,瓦斯含量较高,并随深度有一定规律增加 将出现特殊的瓦斯涌出、瓦斯喷出、煤与瓦斯突出 受地质构造作用，会出现高瓦斯富集区（瓦斯包）21.瓦斯风化带形成的原因是地质因素综合作用所致。剥蚀过程（作用）风化作用地质构造作用地应力的作用22.描述煤层瓦斯的两个重要参数：煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量23.煤比表面积：单位容重的煤体所具有的表面积，m2/g煤孔隙
8、表面积：煤是孔隙体，其中含有的表面积。微孔表面积要占整个表面积的 97%以上。 （小孔占 2.5%，中孔约占 0.2%）24 世界上第一次煤与瓦斯突出发生于 1834 年法国鲁阿雷煤田伊萨克矿井。世界上最大的一次煤与瓦斯突出发生于 1969 年 7 月 8 日苏联加加林煤矿，当石门揭开 1.03m 厚的煤层时发生突出，突出煤炭 14000t，瓦斯 25 万 m3。我国第一次煤与瓦斯突出（有记载）发生于 1939 年吉林省辽源矿务局。我国最大的一次煤与瓦斯突出发生于 1975 年 8 月 8 日四川天府三汇坝一井主平硐穿煤层时发生突出，突出煤（岩）12782t, 瓦斯 140 万 m3。25 煤
9、层瓦斯压力的测试封孔长度本煤层测压大于 8m，穿层孔测压大于 5m1.瓦斯的流动状态有：单向流动（半煤巷煤壁涌出的瓦斯） 、径向流动（穿过煤层的钻孔或石门、竖井等，瓦斯流动视为径向流动）球向流动（石门揭开特厚煤层、特厚煤层中的掘进头、煤层中的钻孔孔底等，瓦斯的流动视为球向流动） 。2.煤层瓦斯流动方式：渗流流动的空间：在尺寸较大的煤层裂隙系统中，瓦斯流动属于渗流流动；扩散流动的空间：在孔隙结构的微孔中，瓦斯的流动则是扩散运动。3.扩散运动：分子自由运动使得物质由高浓度区域向低浓度区域运移的过程称为扩散运动。扩散运动的规律：扩散运动的速度与该物质的浓度梯度成正比，瓦斯的扩散运动符合扩散规律，即菲
10、克（Fick）定律 cJDl4.煤层瓦斯渗流运动：在煤层瓦斯压力梯度的作用下，煤层瓦斯由瓦斯压力高处向瓦斯压力低处流动，这种运动称为渗流运动。煤层瓦斯渗流的规律：为了简化煤层瓦斯流动状态，通常用线性层流渗流来描述瓦斯在煤层中流动运移规律，即达西定律（Darcy） .KpVl5.煤层透气性系数概念：反映煤层中孔隙和裂隙状况的一个煤层瓦斯流动参数.煤层的透气性系数与煤层的渗透率两者的关系 煤的透气性系数 标准状态下的大气压力，即 0.101325MPa；2nkpn煤层的透气性系数，m3/MPa2d。物理意义：在 1m3 煤体的两侧作用压力平方差 1 MPa2 的瓦斯时，通过 1m 长度的煤壁，在
11、1 m2 煤面上每天（24 小时）流过的瓦斯量，（m3/MPa2d）主要影响因素：煤的孔隙率、地质构造、地应力6.用流向、流速、压力梯度等运动参数描述瓦斯的流动状态。7.矿井瓦斯涌出的形式按瓦斯涌出强烈程度分为：普通涌出：指在时间与空间上比较均匀，普通发生的不间断涌出，它是矿井正常状态下的涌出。其特点：范围大、时间长、涌出量均匀，速度缓慢。特殊涌出：指在时间与空间上突然集中发生的涌出涌出速率很不均匀，突然性，时间断，强度大，涌出量大，如瓦斯喷出，煤与瓦斯突出。8.采煤工作面煤壁瓦斯涌出特点煤壁瓦斯涌出的速率随时间衰减很快，可以用下列公式表示：qBq 0(1+t)-a对具体的矿井应该通过统计测定
12、来确定，煤壁瓦斯涌出速率一般在煤壁暴露 2h 后已基本趋于稳定。工作面回采期间涌出的瓦斯和平均瓦斯涌出相比，一般情况下，水枪落煤为 2-4 倍；放炮落煤为 1.4-2 倍；采煤机落煤为 1.3-1.6 倍；风镐落煤为 1.1-1.3 倍，增加的倍数还与瓦斯来源有关。9.掘进工作面瓦斯涌出特点掘进巷道的瓦斯涌出包括三部分，即巷道煤壁、掘进工作面煤壁和采落煤炭的瓦斯涌出。掘进工作面的瓦斯涌出量也同样因不同的工序、采用不同的掘方法和掘进速度而变化。10.采空区瓦斯涌出特点一般情况下，采空区的瓦斯来源于临近煤层通过顶底板裂隙涌入的瓦斯和采空区遗留的煤炭放散的瓦斯。影响其大小的主要原因有两个，即采空区积
13、储的瓦斯量和采空区中分流流场。11.采落煤炭瓦斯放散特点采落煤炭放散的瓦斯主要取决于煤的瓦斯含量、落煤的块度（即总表面积）以及停留在煤矿井下的时间。落煤瓦斯的放散过程主要是煤体中吸附瓦斯的解析过程。落煤放散瓦斯的过程是一个长期的过程。12.绝对瓦斯涌出量:是指生产矿井在一定的时间内所涌出的瓦斯量（Q 绝） ，单位：m3/d 或 m3/minQ 绝QC%6024 式中 Q 绝矿井的绝对瓦斯涌出量，m3/d； Q矿井总回风道风量， m3/min； C回风流中的平均瓦斯浓度。相对瓦斯涌出量:指矿井在正常生产的情况下平均生产一顿煤的瓦斯涌出量（q 相） ，单位：m3/t。q 相Q 绝n/T 式中 Q
14、绝矿井的绝对瓦斯涌出量，m3/d； n矿井瓦斯鉴定月的工作天数，d/ 月；T矿井瓦斯鉴定月的产量，t/月。13.瓦斯涌出量梯度（a）：相对瓦斯涌出量每增加 1 m3/t，开采深度增加的数值（m）称为瓦斯涌出量梯度（a） 。14.分源治理:所谓分源治理就是针对瓦斯来源的数量及其变化规律等特征，采取相适应的控制技术进行治理，并通过方案对比，选用效果好、经济佳、适用、最优的治理方法。 15.瓦斯特别危险巷道的标准是：爆破后工作面的甲烷浓度达到2或更大；工作面停风后，30min 内甲烷浓度达到 2。16.三专两闭锁:（三专：专用变压器、专用电缆、专用开关。两闭锁：风电、瓦斯闭锁） 。17.影响矿井瓦斯
15、涌出的因素自然因素：煤层与围岩的瓦斯含量、开采深度、地面大气压开采技术条件：开采规模、开采方法、通风方法及采空区管理18.矿井瓦斯等级的划分低瓦斯矿井：q 相10 m3/t 且 Q 绝40 m3/min;高瓦斯矿井：q 相10 m3/t 或 Q 绝40 m3/min;煤和瓦斯突出矿井：曾经发生过突出19.控制掘进巷道瓦斯涌出的主要方法有：掘前预抽瓦斯；边掘边抽瓦斯；井巷周壁隔绝封堵引排瓦斯或抽放瓦；湿润煤体与洒水；减少一次爆破量与爆破深度；间歇掘进但不停风；双巷掘进；缩短独头掘进巷道长度；加强通风，严格通风管理； 专职瓦斯检查员与瓦斯监测； 限制10 11掘进速度等。20.控制回采工作面与邻近层瓦斯涌出的主要方法有：本煤层采前预抽瓦斯；工作面煤壁浅孔注水；采落碎煤洒水快运；减少一次爆破煤量；限制工作面推进速度；抽放上、下邻近层卸压瓦斯；抽放采空区瓦斯；针对瓦斯来源选用符合分源治理瓦斯原则的通风系统，加强通风管理，维护好通风系统，适当增加风量；设专职瓦斯检查员与瓦斯监测等。21.老空区瓦斯涌出的治理:首先要及时封闭老空区，并保证密闭质量，以控制其瓦斯涌出。当老空区瓦斯涌出量较大时，应进行抽放瓦斯，抽放这种瓦斯方法简易，工程量小容易奏效。22 独头巷道排放其积存的瓦斯的方法局扇直接排放法；风筒增阻排放法；风筒接头断开调风排放
