煤矿开采及安全地质条件--公开课件设计.pptVIP

瓦斯在煤体中有游离、吸附和溶解三种赋存状态。各种赋存状态的特征见表6-1和图6-37。 第二节影响煤矿安全地质条件 赋存状态 特 征 转 化 关 系 游离状态 以气体分子存在于煤体或围岩的孔隙、裂隙或孔洞中，可以自由运动。 自由状态和吸着状态的瓦斯，在一定压力和温度下处于动平衡状态。当压力增加或温度降低时，部分自由状态瓦斯可转化为吸附瓦斯；反之压力减小或温度升高时，部分吸附瓦斯也可转变游离状态瓦斯，前者叫吸附，后者叫解吸 吸附状态 吸附 以分子引力吸附在煤体或岩体孔隙、裂隙或孔洞表面形成薄膜。吸附能力的大小和吸附瓦斯量的多少取决于煤、岩体孔隙及裂隙的发育程度、瓦斯压力与外界温度。据测算，在自然条件下，煤的最大瓦斯容量可达35~45m3/t，其中吸附瓦斯量可占80~90%左右 吸收 瓦斯分子被吸收入煤的分子团内部，结合成紧密的固溶体 图6-42 瓦斯在煤体中的赋存状态 1—煤体；2—孔隙；3—吸收瓦斯； 4—游离瓦斯；5—吸附瓦斯 表6-1 瓦斯的赋存状态 （二） 影响煤层瓦斯赋存的地质因素 1、煤的变质程度 在煤化作用过程中，不断地产生瓦斯，煤化程度越高，生成的瓦斯量越多。因此，在其它因素相同的条件下，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量越大。 2、围岩的透气性 煤和围岩的透气性好，有利于瓦斯的运移和排放，煤层瓦斯含量 较小，瓦斯分布较均一；反之，煤与围岩的透气性差，不利于瓦斯 的运移和排放，有利于瓦斯的保存，煤层瓦斯含量较大，瓦斯分布 不均匀。 3、地质构造 地质构造对瓦斯的聚积和排放具有双重作用。在煤层顶板岩性 致密、透气性差的条件下，在未受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地 区，由于构造的圈闭，致使瓦斯沿煤层向上运移较易，因此背斜顶 部较向斜槽部瓦斯相对聚积，瓦斯含量较大，瓦斯压力较高。 第二节影响煤矿安全地质条件 第二节影响煤矿安全地质条件 4、煤层的埋藏深度 在煤层出露或邻近地表，由于煤层内的天然气向地表运移，向大气排放，大气以及地表因化学和生物化学作用生成的气体不断向煤层深部渗透，从而浅部煤层中的气体成分表现出垂向分带现象。 第一带 二氧化碳—氮气带，氮气占80％～90%，二氧化碳占10%～20％，不含甲烷。 第二带 甲烷—氮气带，甲烷少于50%，氮气大于50% 。 第三带 氮气—甲烷带，甲烷为50%～70%，氮气相应占50%～30%。 第四带 甲烷带，甲烷的体积分数大于70%，其余则为氮气和其它气体。 5、地下水的活动情况 活动于煤层裂隙和孔隙中的地下水，不仅侵占了瓦斯的储存空间，排挤出部分游离瓦斯，而且由于水对煤粒的吸附还削弱了煤对瓦斯的吸附能力，在地下水的不断循环过程中煤内瓦斯逐步地被流水带走。因此，在其它条件相同的情况下，地下水活动强烈的矿井瓦斯含量较低，地下水活动微弱的矿井瓦斯含量较高。这种水大瓦斯小、水小瓦斯大的现象，在湖南和四川一些矿区均有表现。 （三） 煤（岩）与瓦斯突出 1、煤（岩）与瓦斯突出的类型 在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或 岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象，称为煤(岩)与瓦斯 突出，简称突出。 按突出的力学特征分类 （1）煤（岩）与瓦斯突出 造成突出的基本能源为高压瓦斯的压缩能。 （2）煤（岩）与瓦斯压出 造成压出的基本能源为煤层和围岩中积聚的弹性应变能。 （3）煤（岩）与瓦斯倾出 造成倾出的基本能源为重力位能。 第二节影响煤矿安全地质条件 按突出的强度分类 突出强度是指1次突出的煤(岩)量或瓦斯量，用以衡量突出规模 的大小。由丁瓦斯量计算较难，故以煤(岩)量作为划分突出强度的 主要依据。突出强度分为小型突出，煤岩突出量50t/次；中型突 出，煤(岩)突出量≥50～99t／次；大型突出，煤(岩)突出量≥100～999t/次；特大型突出，煤(岩)突出量大于1 000t/次。 按突出危险程度分类 （1）无突出危险的煤层或区域 （2）疑突出危险煤层或区域 （3）一般突出危险煤层或区域 （4）严重突出危险煤层或区域 2、影响煤（岩）与瓦斯突出的因素 煤层瓦斯含量和瓦斯压力的影响 地应力的影响 煤体结构破坏程度的影响 第二节影响煤矿安全地质条件 3、煤与瓦斯突出的一般规律 (1)突出与深度有关 (2)突出与煤层厚度有关 (3)突出与地质构造有关 (4)突出与瓦斯量、瓦斯压力有关 (5)突出与围岩厚度、性质有关 (6)突出与煤层性质有关 (7)突出与煤层倾角有关 (8)突出与采掘形成的集中应力有关 (9)突出绝大多数发生在落煤时，尤其是爆破震动煤体，常为诱发突出的动力因素。 第二节影响煤矿安全地质条件 （四） 瓦斯涌出量与矿井瓦