矿井瓦斯防治基本知识点.ppt

通风与安全培训课件;矿井瓦斯防治基础知识;第一章 煤层瓦斯赋存与运移特征;第一节 矿井瓦斯的性质及其生成 从广义上讲，矿井瓦斯是井下有害气体（包括CH4、H2、CO2、CO、NO2、SO2、H2S、Rn等）的总称。 瓦斯：是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。煤矿术语中的瓦斯指的就是甲烷。 物理化学性质：无色、无味、无毒、比空气轻，微溶于水。 危害：爆炸，突出，人员窒息、环境污染。 作用：能源、化工原料。 ;瓦斯通常指甲烷(CH4)，是一种无色、无味、无臭的气体，在标准状态下1m3甲烷的质量为0.7168kg，对空气的相对密度为0.554。由于瓦斯比空气轻，故常积聚在巷道的顶部、上山迎头及顶板冒落的空洞内。瓦斯的扩散性很强，扩散速度是空气的1.34倍，如果一处涌出瓦斯，会很快地扩散到巷道附近空间。;当井下空气中瓦斯深度增高时，会相对的降低空气中的氧气含量，使人窒息；另一方面，当瓦斯与空气混合到一定范围内，遇火就会爆炸或燃烧。严重影响和威胁矿井安全生产，且一旦形成灾害事故，将给国家及职工生命健康造成巨大损失。 瓦斯是煤矿生产过程中的五大自然灾害之首。 矿井瓦斯的危害主要有四种形式：爆炸，突出，人员窒息、环境污染。;第二节 煤层瓦斯的生成 一、瓦斯的成因与赋存 （一）煤层瓦斯的生成 虽然人们对于瓦斯的认识和研究在15世纪早期就开始了，但是有关瓦斯生成及来源的问题，直到20世纪40年代人们才开始逐步重视并对此进行研究。 煤矿井下的瓦斯主要来自煤层和煤系地层，关于它的成因可以认为是在成煤作用过程中伴生的。煤的原始母质沉积以后，一般经历2个成气时期：从泥炭到褐煤的生物化学成气时期和在地层的高温高压作用下从烟煤直到无烟煤的变质作用成气时期。;瓦斯的生成和煤的形成是同时进行且贯穿于整个成煤过程的。与煤的成因息息相关，它除与成煤物质、成煤环境、煤岩组成、围岩性质、成煤阶段等均有关系外，还与两个不同成气时期有很大的关系。 一般情况下，瓦斯的成气母质可分为两大类，即高等植物在成煤过程中形成的腐植型有机质和低等植物在成煤过程中形成的腐泥型有机质，它们在成煤和成气过程中的差异，构成了各自持有的地球化学标志和各自不同的特点。; （二）生物化学成气时期瓦斯的生成;在这个阶段，成煤物质生成的泥炭层埋深浅，上覆盖层的胶结固化不好，生成的瓦斯通过渗透和扩散容易排放到古大气中去。因此，生化作用生成的瓦斯一般不会保留在现有煤层内。此后，随着泥炭层的下沉，上覆盖层越来越厚，成煤物质中所受的温度和压力也随之增高。生物化学作用逐渐减弱直至结束。在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤，并逐渐进入变质作用阶段。; （三）变质作用时期瓦斯的生成; 变质作用过程中有机质分解、脱出甲基侧链和含氧官能团而生CO2、CH4和H2O是煤成气形成的基本反应，煤化作用过程中生成的瓦斯以甲烷为主要组分。 在瓦斯产出的同时，芳核进一步缩合，碳元素进一步集中在碳网中。随着变质作用的加深，基本结构单元中缩聚芳核的数目不断增加，到无烟煤时，主要由缩聚芳核所组成。从烟煤到无烟煤，煤的变质作用程度越高，生成的瓦斯量也越多。但是，各个变质阶段生成的气体组分不仅不同，而且数量上也有很大变化。;（１）腐植质在煤化作用阶段成气演化的一般模式;苏联学者B．A．索科洛夫等人给出的腐植型有机煤在变质作用阶段成气的一般模式。从图（１）中可以看出，CH４的生成是个连续相，即在整个变质阶段的各个时期都不断地有CH ４生成，只是各阶段生成的数量有较大的波动而已；但是，重烃的生成则是个不连续相。实践表明，这个以人工热演化产生瓦斯为基础的模型与实测的结果在趋势上是一致的。;实际上，由于泥炭向褐煤过渡时期生成的甲烷很容易流失掉，所以，目前估算煤层生成甲烷量的多少，一般都是以褐煤作为计算起点。但是，由于自然界的实际煤化过程远比带有许多假设进行的理论计算复杂。 在煤和石油共生矿区，有时煤层瓦斯同油气田的瓦斯侵入有关。例如，四川中梁山煤矿10号煤层的瓦斯，与底板石灰岩溶洞中的瓦斯有关；而陕西铜川矿务局焦坪煤矿井下的瓦斯，又与顶底板砂岩含油层的瓦斯有关。 一般来说，世界各国煤田中所含瓦斯均以CH4为主，在某些煤层中还含有C2H6、C3H8等重烃气体及C02等其他气体。;（四）影响瓦斯生成的因素;煤的变质程度及其变质分带 在煤化变质作用过程中，瓦斯不断地产生，而煤层瓦斯的伴生量直接依赖于煤化变质程度，故煤的变质程度越高，产生的瓦斯量就越多。 我国的聚煤期多，煤炭储量丰富，煤种繁多，变质分带明显，在一定程度上影响着煤层瓦斯的生成。 目前，从地质时代上看，煤变质总的规律表现为：晚古生代以中、高变质煤占较大比例，尚未发现低变质煤；中生代以中、低变质煤为主，并伴随有高变质烟煤以至无烟煤；第三