《矿井瓦斯防治技术》课件——项目一 瓦斯基本参数及测定.pptx
矿井瓦斯防治技术项目一瓦斯基本参数及测定第1讲矿井瓦斯生成、性质及危害
一、矿井瓦斯基本概念三、矿井瓦斯的性质二、矿井瓦斯的生成四、矿井瓦斯的危害
一、矿井瓦斯基本概念三、矿井瓦斯的性质二、矿井瓦斯的生成四、矿井瓦斯的危害广义上:矿井瓦斯是煤矿生产过程中,从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。煤矿井下的有害气体有甲烷(沼气)、乙烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氮氧化物、氢、氮等,其中甲烷所占比重最大,在80%以上。狭义上:矿井瓦斯单指甲烷。
二、矿井瓦斯的生成
煤与瓦斯相伴相生植物死亡,遗体堆积植物遗体沉积被掩埋经成煤作用,生成各种煤种伴随生成烃类、二氧化碳、氢气等
二、矿井瓦斯的生成
有机物堆积在沼泽和三角相的环境中生成的泥炭层初始温度不超过65℃经厌氧微生物分解而生成瓦斯可用纤维素的化学反应方程式来表达。02014C6H10O5→7CH4↑+8CO2↑+C9H6O+3H2O2C6H10O5→CH4↑+2CO2↑+C9H6O+?5H2O(生物化学作用成气时期)
二、矿井瓦斯的生成
A有机物堆积在沼泽和三角相的环境中B生成的泥炭层初始温度不超过65℃C经厌氧微生物分解而生成瓦斯D可用纤维素的化学反应方程式来表达。(生物化学作用成气时期)生成的泥炭层埋层浅A上覆胶固物致密性不好B瓦斯扩散、渗透到大气中C瓦斯一般不会保存到煤层中D
二、矿井瓦斯的生成
(煤化变质作用成气时期)泥炭层下沉且埋藏较深上覆层越积越厚且已固化压力和温度增高泥炭进一步变为褐煤、烟煤、无烟煤0203014C16H18O5→3CH4↑+4CO2↑+C57H56O10+2H2O(泥炭)(褐煤)C57H56O10→2CH4↑+CO2↑+C54H42O5+3H2O(褐煤)(沥青煤)C15H14O→2CH4↑+C13H4+H2O(烟煤)(无烟煤)
二、矿井瓦斯的生成
(煤化变质作用成气时期)从褐煤到烟煤,再到无烟煤,随煤化程度的增高,生成瓦斯量增大
三、矿井瓦斯的性质
BDACE渗透性极高,瓦斯在煤层中易于运移无色、无味、无嗅、无毒,具有窒息性微溶于水,溶解度为3.5L/100L水比空气轻,相对空气比重0.5545扩散性极强,扩散系数0.196cm2/s,约为空气的1.6倍
三、矿井瓦斯的性质
瓦斯燃烧:a:瓦斯浓度≤5%,微燃。b:瓦斯浓度≥15%,遇新鲜空气会发生稳定燃烧。瓦斯爆炸:瓦斯浓度在5%~15%,在空气中遇到火源会发生爆炸
四、矿井瓦斯的危害
BDACE引起瓦斯爆炸事故污染环境,加剧大气“温室效应”发生煤与瓦斯突出事故可造成瓦斯窒息事故可酿成瓦斯燃烧事故
矿井瓦斯防治技术项目一瓦斯基本参数及测定第2讲煤层瓦斯赋存状态及垂直分带
一、煤层瓦斯赋存状态(3)煤体内具有大量的孔隙,按照孔径大小分类。微孔:直径小于0.01μm,构成煤的吸附空间。A小孔:直径为0.01~0.1μm,构成瓦斯凝结和扩散空间。B中孔:直径为0.1~1μm,构成瓦斯层流渗流的空间。C大孔:直径为1~100μm,构成强烈层流渗透的空间。D可见孔和裂隙:大于100μm,构成层流紊流及混合渗流空间。E煤的孔隙率与煤的变质程度有一定关系
一、煤层瓦斯赋存状态(3)吸附瓦斯游离瓦斯吸收状态吸着状态煤体孔隙
一、煤层瓦斯赋存状态(3)(游离瓦斯)游离瓦斯量的大小主要取决于煤的孔隙率大小。在贮存空间一定时,储量大小与瓦斯压力和温度有关。游离状态也叫自由状态,存在于煤的孔隙和裂隙中。游离瓦斯呈现出的压力服从自由气体定律。
一、煤层瓦斯赋存状态(3)(吸附瓦斯)煤的水分占据微孔的部分表面积,故煤的湿度越大,吸附瓦斯量越小。煤温增加,吸附能力下降。吸着瓦斯吸附于孔隙表面吸收瓦斯分子充填到极其微小的微孔孔隙内。煤中的微孔越多、瓦斯压力越大,吸附瓦斯量越大。
一、煤层瓦斯赋存状态(3)(游离瓦斯)在一定条件下,游离瓦斯和吸附瓦斯可以相互转化。当煤体内压力降低,温度升高时,吸附瓦斯转化为游离瓦斯(解吸)当煤体内压力升高,温度降低时,游离瓦斯转化为吸附瓦斯(吸附)
二、煤层瓦斯垂直分带
煤层瓦斯向地表运移和逸散;地面空气向煤层深部渗透和扩散。两种反向运移的结果,形成了煤层中各种气体成分由浅到深有规律地变化,呈现出沿赋存深度方向上的带状分布。煤层瓦斯沿深度方向的运移
二、煤层瓦斯垂直分带
煤层瓦斯垂直分带深度氮气带甲烷带二氧化碳—氮气带氮气—甲烷带数据表明:甲烷带中甲烷含量在80%以上,而其它各带甲烷含量逐渐减少或消失,因此,氮气—二氧化碳带、氮气带、氮气—甲烷带统称为瓦斯风化带。
二、煤层瓦斯垂直分带
(3)瓦斯风