瓦斯抽放率.doc

煤与瓦斯突出预防及石门揭煤防突
一、矿井瓦斯
1、瓦斯的成分和性质
瓦斯是由多种成分组成的混合气体，包括甲烷CH4、二氧化碳CO2、氮N2、二氧化硫SO2、硫化氢H2S、一氧化碳CO、和重烃C2H6、C3H8、C4H10……等，其中，甲烷为主要成分，习惯上的瓦斯即指甲烷，双称沼气，瓦斯为无色、无臭的可燃气体，比重0.544，难溶于水，易扩散，常残留在巷道上部空间和煤层，围岩之中，渗透性强。
2、瓦斯的形成
（1）生物化学作用形成，在成煤的第一阶段，植物有机质分解，当氧气充足时，生成CO2、NO等气体。在缺氧条件下，由于细菌作用分解分析出甲烷、重烃、氢及其它气体。由于此阶段形成的瓦斯距地表较近，且多散于大气之中，在煤体中保存的数量不多。
（2）煤变质形成，成煤第一阶段所形成的泥炭，由于地壳下降，被其它沉积物覆盖，在地热及地压影响下，其化学成分随之变化。氧、氢、硫、氮的成分降低，碳的含量相对富集，并生成了以甲烷、氢为主的气体及重烃等其它气体。由岩浆侵入产生接触变质时，也可生成重烃、氢和甲烷。这阶段形成的瓦斯，由于在地下深处，不易扩散，故煤层中所含的瓦斯，极大部分是该阶段形成的。
根据研究，在理想的条件下，每形成1吨煤，伴随生成1000m3的CH4和CO2等气体。其中，CO2多为流动的地下水所吸收；CH4在漫长的地质年代中，大部分被自然排放，只有一部分被保存在煤层和岩层之中。
（3）油气田的瓦斯浸入与底板石灰岩溶洞中的瓦斯有关系；与顶底板砂岩含油层有关。
3、瓦斯在煤层中的赋存状态
（1）游离状态（也就是自由状态）瓦斯：瓦斯以自由的气体状态存在于煤体和围岩的孔隙、裂隙或空隙（空洞）中，瓦斯分子在孔隙内可以自由运动。游离状态瓦斯存在量的大小，取决于煤层、围岩内的自由运动空间多少（即孔隙度），以及外界的温度与压力。(采动条件下,尤其是在深部开采的条件下,采动引起煤层赋存状态的变化,自然引起煤中瓦斯赋存状态的变化.在煤层赋存的瓦斯量中,通常吸附瓦斯量占80%～90%.随着瓦斯压力的增大,瓦斯含量也相应地升高.相应的在相同的瓦斯压力下,随着温度的升高,瓦斯含量降低.在瓦斯压力比较低时,吸附瓦斯量占绝大部分;随着瓦斯压力的增大,吸附瓦斯量渐趋饱和,而游离瓦斯所占的比例则逐渐提高.在深部地层中,当瓦斯压力较高时,煤层和岩层孔隙中所含有的游离瓦斯量往往可以达到相当大的数值.而随着煤中游离瓦斯含量的增加,CH4和CO2(主要是CH4)对煤体的升温起到了促进作用,增大了煤体发生自燃的可能性)
（2）吸附状态瓦斯：它又分为吸附瓦斯和吸收瓦斯两种状态。
吸附瓦斯：瓦斯分子被吸附在煤体或岩体孔隙的表面，形成一层薄膜。这种吸附是靠气体分子与固体颗粒之间的分子引力完成的。
吸附量的大小，决定于煤对瓦斯的吸附能力，而吸附能力又取决于煤的孔隙率。变质程度，以及外界的温度和压力。煤内瓦斯80-90％以上吸附状态存在。
吸收瓦斯：瓦斯分子进入煤层内部，与煤分子紧密地结合成固溶体，这与气体被液体所溶解的现象相似。
瓦斯在煤体内存在的状态不是静止不变，而是处于动平衡中，当外界压力降低，温度升高时，吸附瓦斯可以变为游离瓦斯。这种现象称为瓦斯的解吸现象。
4、瓦斯分带
矿井瓦斯的成分随深度不同而发生变化，并具有分带现象。通常，自上而下划分为四个带：①N2-CO2带，其中CO2＞20%；②N2带，N2＞80％，CO2＜10-20％；③N2-CH4带，N2＜80％，CO2＜80％；④CH4带，CH4＞80％。各带的深度和瓦斯成分在不同煤矿不尽相同，前三带统称为瓦斯风化带。因各煤田地质条件有差异，瓦斯风化带的深度差别很大，一般为100-300米，个别的可达500-800米。暴露式煤田瓦斯风化带深；地下水循环越快的越深；地质构造为封闭式的浅，而开放式的深；煤层顶板为砂岩时瓦斯风化带深。
5、影响瓦斯含量的地质因素有以下6个原因：
（1）煤的变质程度：煤对瓦斯的吸附能力与变质程度有关。成煤的初、中、晚期煤的吸附能力有所不同，煤层的质量不同吸附的能力也不同，而煤的致密度疏松，而吸附量具大，煤的致密度强，空隙率小，它的吸附量就相当小。
吸附能力的煤不一定瓦斯量大，吸附力强其渗透性和散逸性也强。
（2）围岩和煤层的渗透性：赋存在煤层中的瓦斯是有压力的，而瓦斯在煤层中不断地动移和排放，其运移和排放速度与围岩和煤层的渗透性密切相关。如煤层与围岩的渗透性大，瓦斯散逸，不易保存，反之，则能保存。
（3）地质构造：地质构造是造成同一矿区瓦斯含量不同的因素，如张性断层，尤其是通达地表的张性断层，利于瓦斯排放，压性断裂不利于瓦斯排放，甚至有一定的封闭作用，促进了瓦斯在煤层中的聚集。
褶皱构造对瓦斯分部有重要影响。当顶板为致密岩层且未暴露地表时，在背斜瓦斯含量由两翼向背斜轴部增大，在向斜轴部瓦斯含量减小。当