矿井瓦斯防治技术

1、矿井瓦斯防治技术、瓦斯渗透流动规律、涌出形式和涌出量；机械性能-强度、弹性和脆性。1.孔隙分类为了研究煤层中气体的赋存和流动，煤中的孔隙可分为：煤中的微孔80%；2.代表孔隙特征的参数1。孔隙率(f)-单位体积固体的孔隙体积。表达式：f -孔隙度，%;v固体体积(包括孔隙)，厘米；v0-实体体积(不包括毛孔)，cm。假设M -固体质量，g；-固体的假密度，g/cm3；o-固体的真实密度，g/cm3；有：由实验确定。或者用经验公式来计算。2时，孔隙体积(比孔隙体积)-f -每单位质量固体的孔隙体积。表达式：同上，可推导如下：so:cm3/g，3，比表面积-单位质量或体积固体的总孔表面积。4.孔隙

2、结构各种孔隙在总孔隙中所占的百分比。微孔的比例大，比表面积也大。(3)煤与岩石孔隙度的基本特征(1)各种煤岩的孔隙度差异很大，因此需要对不同的煤进行具体测量。中国部分矿井煤的孔隙度。煤的孔隙率与炭化程度的关系，长焰煤开始Vr f，焦炭贫煤达到最小值；然后Vr f达到无烟煤的最大值。然而，微孔总是Vr。3。煤的孔隙度与煤的损伤程度的关系(1)未受构造应力损伤的煤的微孔占80% 90%，大孔少，无外生裂纹。煤层瓦斯含量大，但瓦斯涌出量小，涌出速度慢，涌出时间长。(2)煤中存在各种破坏型煤的孔洞，这些孔洞随着煤的破坏程度的增加而增加。游离气体含量高，容易喷出，衰减快，可能发生突出。(3)在地应力的作

3、用下，构造煤被破碎成 CH4 N2 4。煤的变质程度反映了煤的表面积和化学成分。变质程度越高(Vr) X，5。煤中水分的增加降低了煤的吸附能力。艾亨格经验公式：式中：Xch -含水时气体吸附量；XG-无水分气体吸附能力；W -含水量。6.煤中的灰分不吸附气体，所以中国习惯于使用可燃基为单位。1.6、煤层瓦斯压力1。气体压力的含义煤层孔隙或裂隙中气体分子自由运动产生的力。特征：在某一点上，所有方向大小相等，且方向垂直于孔壁。煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量、瓦斯流动动力学和瓦斯动力学现象的基本参数。1煤层瓦斯压力分布的一般规律。在未受开采影响的煤层中，(1)沿深度(沿煤层倾向)，符合气体状态方程，

4、即，P=f(v-1，t)，其中v是孔隙体积，t是煤的温度。h，v，t，但不明显的 H P，不受开采影响的煤层中的瓦斯压力随着深度的增加而有规律地增加，并且可以大于、等于或小于静水压力。存在：n系数，通常n=1。存在：gp-煤层瓦斯压力梯度，Mpa/m.意思是增加单位深度的煤层瓦斯压力。全科医生是什么意思？根据瓦斯压力梯度，可以预测深部煤层的瓦斯压力。预测计算公式：式中：p-甲烷带深度H(m)预测瓦斯压力，MPa gp瓦斯压力梯度，MPa/m特殊情况：其中：P0 -甲烷带上边界瓦斯压力，取0.2兆帕，H0 -甲烷带上边界深度，m。实例：矿井瓦斯风化带深度为100米，200米实测煤层瓦斯压力为0.

5、5兆帕，预测300米煤层瓦斯压力。(2)沿走向地质条件相似的区块中相同深度的同一煤层，其瓦斯压力大致相同。条件：a)孔隙和裂隙相互连接形成一个统一的系统；b)相同数量的气体在不同的系统中具有相同的孔隙体积。c)不同系统中不同数量的气体具有相同比例的孔隙体积。也就是说，事实上，它们只能“大致相同”，也可能不同。2.受开采影响地区煤层的f、XF和 P变化非常复杂，瓦斯压力一般随深度的增加而增加。煤层瓦斯压力测量瓦斯压力测量：钻孔、封孔和压力测量1。钻机、测量管和压力表的主要设备和仪表。密封材料：炮泥、水泥和木楔；封孔器。2.压力测量步骤a)钻孔要求：测量处无大裂缝，不在损坏区，含水率小。钻孔一般从

6、围岩至煤层，钻孔直径为45 75mm。B)封孔钻孔到位后，用压缩空气清除炉渣。密封方法如下：黄泥通常用作固体材料，用固体材料密封孔。水泥砂浆封孔为了克服粘土封孔费时费力的缺点，国内外许多矿山都采用压缩空气作为动力将水泥砂浆压入钻孔中。适用条件：钻孔密封斜度超过45度，深度超过15米。水泥砂浆：500号水泥：砂：水：铝粉(或石膏)=1: 1: 1 0.5: 0.0008。用橡胶环粘液密封测量气体压力的原理：用膨胀橡胶环密封高压粘液，然后用高压粘液密封高压气体，用压力表测量气体压力。3.注意事项(1)压力测量空间尽可能小；(2)钻孔后，立即封孔，特别是在低渗透煤层；(3)防止漏气；(4)足够长的观

7、察时间；(5)为防止地下水的影响，尽量不要穿过含水层，但当它必须穿过含水层时，封孔应超过含水层。1.7煤层瓦斯含量.煤层煤中瓦斯的存在状态是一种复杂的多孔固体，包括原生孔隙和大量由运动形成的孔隙和裂隙，形成一个大的自由空间和孔隙表面。1.自由态主要存在于大的中孔和裂隙空间，在此期间气体分子进行自由热运动，表现出相应的气体压力。在目前的开采深度下，它占总瓦斯的5 12%。2.吸附态主要存在于孔隙和微孔中。它可以分为两种状态：表面吸附和吸收。占总气体的80%以上。3。其他形式-晶体水合物：晶体水合物的形式：形成条件：低温和高压。在t=0，p 2.0兆帕，p 4.8兆帕，t=10，P8.0兆帕，t=

8、0，p 0.6兆帕，t=5，P0.3兆帕时，乙烷和丙烷生成水合物的条件比CH4低得多。2.煤层1中的气体含量。含义：单位质量或单位体积的煤所含的气体量。m3/m3，m3/t .煤层气包括：游离气量和吸附气量2。瓦斯含量的计算(1)游离瓦斯量由瓦斯状态方程确定：考虑到瓦斯的可压缩性，有：粗略计算，假设：公式中：P -煤层瓦斯压力，Mpa；V -煤的孔隙体积。(2)吸附气体的量- Xx一般由朗缪尔方程计算。包括：(3)煤层瓦斯含量-x x=xgxxm3/t，(3)煤层瓦斯含量的测定1。直接测定法-勘探钻孔煤芯解吸法主要测定步骤：1)现场取样和气体解吸速度测量-v1，2。罐装前损失气体量-v2t 0

9、-时间的计算；罐装后的时间；v-解吸气体体积。3)从煤样品中解吸残余气体-v3包括：I)在粉碎之前对煤样品进行脱气；Ii)煤样破碎后脱气气体总量：V=V1 V2 V3。煤层原始瓦斯含量可以通过状态转换和计算得到。2.瓦斯含量系数法的确定原则：煤层瓦斯含量与瓦斯压力大致有以下关系：其中：-瓦斯含量系数，m3/(m3)。MPa0.5)，由实验室确定；p-煤层瓦斯压力，Mpa；X-煤层瓦斯含量，m3/m3，1.8影响煤层瓦斯含量的主要因素主要取决于：产气量；气体运移条件；煤层储气性能。具体来说，它包括以下几点：1 .在碳化过程中，煤的碳化程度不断产生气体，碳化程度越高，产生的气体越多。在相同条件下，

10、煤的变质程度越高，煤层中的瓦斯含量越大。煤的平均甲烷含量与其变质程度之间的定量关系曲线，2。煤层赋存状态(1)在露头煤形成的地质时代，如果露头与大气长时间连通，瓦斯沿煤层流动，煤层瓦斯往往沿煤层露头排出，瓦斯含量大大降低。(2)煤层倾角 越大，煤层瓦斯含量越低。芙蓉矿出：北翼40 80，南翼6 12，(3)埋深增加，地应力增加，煤层渗透性变差，瓦斯向地表运移距离增加，有利于瓦斯封闭。在现代开采深度，CH4带，但如果埋深继续增加，瓦斯含量的增加速度将减缓，并趋于恒定。3。煤层及围岩渗透性煤层围岩是指具有一定厚度范围的层段，包括煤层的直接顶、老顶和直接底板。煤层围岩对瓦斯赋存的影响取决于其气体的绝

11、缘性和渗透性。当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、油页岩时，煤层中的气体易于保存；当顶板是具有多孔或脆性裂缝的岩石时，例如砾岩和砂岩，气体很容易逸出。北京京西煤矿实例：无论是下侏罗统还是石炭系二叠系煤层，虽然煤为无烟煤，但由于煤层顶板为12 16m厚的中粒砂岩，渗透性好，煤层瓦斯含量小，矿井瓦斯涌出量低。地质构造是影响煤层瓦斯含量的主要因素之一。性能：一方面造成气体分布的不平衡，另一方面为气体的出现或排放创造有利条件。(1)褶皱构造的类型、封闭条件和复杂程度对瓦斯赋存有影响。当煤层顶板岩石渗透性差且不受构造破坏时，背斜有利于储气，是一种良好的储气构造，背斜轴部的气体相对聚集，含气量增加。形

12、成一个“空气帽”。在向斜盆地构造的矿区，当顶板和底板封闭良好时，气体很难沿垂直地层方向流动，大部分气体只能沿两翼流向地表。煤包、地垒和地堑都是高气区。(2)断层破坏了煤层的连续性和完整性，改变了煤层气的运移条件。一些断层有利于气体排放，而另一些断层作为气体排放的屏障，成为逃逸屏障。前者称为开路故障，后者称为闭合故障。断层的开启和封闭取决于以下条件：a .断层的性质和机械性质。一般来说，拉伸正断层是开放的，而压缩或扭转逆断层具有更好的封闭条件。断层与地表或冲积层之间的连通性。与地表或冲积层相连的大规模断层通常是开放的。断层断开煤层后，煤层接触断层另一板块的岩层的性质。如果透气性好，有利于气体排放。断层带的特征。断层带的充填性、紧密性和裂缝发育将影响断层的张开或闭合。一般来说，开放断层，无论是否与地表相连，其附近的气体含量都很低。闭合故障(受压缩影响)，可防止CH4排放。5.水文地质条件地下水和天然气在煤层和围岩中共存。它们的共同点是都是流体，它们的运移和产状与煤岩层的孔隙和裂隙通道有关。因为地下水的迁移，一方面，它驱使气体在裂缝和孔隙中迁移，另一方面，它驱使溶解在水中的气体一起流动。气体在水中的溶解度只有1 4