煤层瓦斯含量分布规律分析

1.简述矿井瓦斯与煤层瓦斯的区别

答：广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。一般包括四类来源：①煤层与围岩内赋存并涌入到矿井的其他。②矿井生产过程中生成的其他③井下空气与煤岩矿物、支架和其他材料之间的化学或生物化学反应生成的气体等④放射性物质蜕变过程生成或地下水放出的放射性惰性气体氡及惰性气体氦。 煤层瓦斯是腐殖型有机物在成煤过程中的伴生产物。

2.矿井瓦斯与煤层瓦斯的主要成分

答：矿井瓦斯：甲烷及其同系物，H2、CO、H2S、SO2、NH3、NO2、NO、N2、CO2;

煤层瓦斯：甲烷及其同系物、CO2、N2及少量的重烃

3.风流中瓦斯存在状态与煤层中瓦斯存在状态有哪些？煤层中瓦斯存在状态与哪些因素有关？ 答：（1）风流中：①静止空气中的瓦斯：分布不均匀，随着扩散时间延长，趋向均匀分布②层流空气中的瓦斯：上层瓦斯随风流流向下层，趋向均匀分布；③紊流空气中的瓦斯：由于强烈的掺混作用，一般表现为均匀分布。（2）煤层中：游离状态和吸附状态两种，还可能以瓦斯水化物晶体形式存在；吸附状态的瓦斯又可以分为吸收状态和吸着状态。（3）因素：温度、压力、孔隙率、比表面积、瓦斯性质、煤化变质程度、煤中水分

4.煤层瓦斯成因：（1）生物化学成气时期：在这个阶段生成的瓦斯容易排放到大气中，一般不会保留在煤层内。随着泥炭层下沉，上覆盖层越来越厚，压力与温度随之升高，生物化学作用减弱，泥炭转化为褐煤。（2）煤化变质作用成气时期：褐煤层进一步沉降，压力与温度作用加剧，进入煤化变质作用造气阶段。一般在100℃及其相应的地层压力下，煤层就会产生剧烈的热力变质成气作用，煤化过程中生成的瓦斯以甲烷为主要成分，从褐煤到无烟煤，煤的变质程度越高，生成的瓦斯量也越多。各煤化阶段生成的气体组分不仅不同，而且数量上也有很大变化。

5.煤层瓦斯沿深度划分为几个带？各带的主要成分及其百分比，划分条件？

答：N2——CO2带：CO2 20%——80% N2 20%——80% CH4 0——10%

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矿井下测定煤层瓦斯含量的方法分析

作者：林跃炳

来源：《中国新技术新产品》2011年第15期

摘要：煤层瓦斯含量直接测定新技术解决了取芯和损失量推算的技术难题，形成了井下煤层瓦斯含量直接快速测定方法与装置，实现了煤层瓦斯含量的直接、准确快速测定，是煤层瓦斯含量测定的发展趋势。

关键词：煤层瓦斯；含量测定方法；

中图分类号：TD712 文献标识码：A

煤矿瓦斯事故是煤矿重大灾害之一，煤矿瓦斯的赋存状况决定了煤矿瓦斯事故的严重程度。煤层瓦斯含量测定方法分为间接法和直接法。常用的间接法是根据现场实测煤层原始瓦斯压力和实验室测定的煤吸附常数值及工业分析结果，运用朗格缪尔方程计算瓦斯含量。该法存在煤层原始瓦斯压力测定工艺复杂、测定周期长、成功率低、成本较高等缺点，无法适应我国复杂地质条件下的煤层瓦斯含量测定。直接法是直接采取煤样通过研究其解吸规律的方法直接测定、计算煤层瓦斯含量，与间接法相比存在诸多优点。取样技术工艺与损失量推算模型成为我国煤层瓦斯含量直接测定方法的技术瓶颈。

1我国煤矿井下煤层瓦斯含量直接测定技术现状

1.1煤层瓦斯含量直接测定取芯技术现状

煤层瓦斯含量直接测定的关键环节是取芯，取芯质量直接关系到煤层瓦斯含量测定的成功与否和准确程度。煤层取芯成功的三要素为煤芯的完整性、保质性和快速性。但是目前各种取芯技术与工艺均存在一定的缺陷与不足。

1.1.1直接取样

主要用于石门揭煤、煤巷掘进和回采工作面现场浅孔采取煤样测定煤层瓦斯含量。该方法有麻花钻杆螺旋排粉、水力排粉或压风排粉。孔口接取煤样工艺简单，但存在孔壁残粉的影响较大，特别是在松软煤层或钻孔长度较大情况下，孔壁残粉影响加大。

1.1.2普通煤芯管取样

主要用于坚硬煤层顺层或者穿层向上钻孔取芯。该方法首先利用钻机施工钻孔，达到预定位置后排尽孔内残粉快速退出钻具，利用钻杆将取芯管快速送到孔底，钻机带动煤芯管钻取孔底煤芯，钻取过程一般有水力排渣和压风排渣两类。这两类排渣方式都不能兼顾排渣与煤样保质，采样效果较差。 龙源期刊网

直接法测定煤层瓦斯含量及误差影响分析

【摘 要】 首先介绍了直接法测定煤层瓦斯含量的原理和操作步骤，总结出用直接法测定瓦斯含量的一些影响因素，针对这些影响因素提出相应的对策措施，旨在将测定过程中产生的误差减少到最低程度，提高实验测定结果精度，为矿井瓦斯涌出量的预测、煤层气的开发利用及瓦斯突出与预防研究等提供可靠的理论数据支持。

【关键词】 直接法 瓦斯含量 误差分析

目前，矿井瓦斯仍是影响煤矿总体安全水平的主要因素之一，国内外煤层瓦斯含量测定常用的有间接法和直接法。间接法是等温吸附线计算法，根据井下煤层原始瓦斯压力和实验室测定的煤吸附常数及工业分析结果，运用朗格缪尔方程计算瓦斯含量[1]。该方法存在煤层原始瓦斯压力测定工艺复杂、成本较高等缺点。直接法具有方便快捷、简单合理等特点，测定的数值比较客观真实，因而在条件具备的情况下是首选的瓦斯含量测定方法[2]。但是直接法在保证气密性方面等方面也存在一定问缺点，这就要求我们尽可能找出整体操作过程中的影响因素并提出切实可行的解决措施，提高直接法测定煤层瓦斯含量的精准性。

1 直接法测定煤层瓦斯含量的原理

当煤样剥离原始煤体后，煤样暴露于大气之中，其周围环境的压力变成测定地点的大气压力，压力降低，煤样中游离瓦斯和吸附瓦斯的动平衡状态遭到了破坏，原来吸附于煤样中的瓦斯开始解吸，直至煤样中的瓦斯压力等于测定地点的大气压力而达到新的动态平衡[3]。直接法测定煤层瓦斯含量就是利用瓦斯解吸仪测定煤样解吸瓦斯量，根据其解吸规律和煤样暴露时间推算损失瓦斯量，实验室获取瓦斯残存量，得到瓦斯解吸量、瓦斯损失量和残存瓦斯解吸量之和即为煤层瓦斯含量。

2 直接法测定煤层瓦斯含量的步骤

直接法测定煤层瓦斯含量总体上分为井下煤样直接解析和实验室煤样瓦斯残存含量测定两部分，具体测试过程如图1所示。

图1 直接法测煤层瓦斯含量过程图

2.1 采取煤样，井下直接解析

选择合适的采样地点钻孔采集煤样后，立即装入煤样罐并拧紧密封，将密封后的煤样罐与瓦斯解析速度测定仪相连接，进行井下瓦斯解析。此过程要记录好暴露时间、开始解析时间，每隔一段时间量管读数等必要数据。开始一段时间每隔2min读取量管的读数，后期可延长到10-20min，当解析速度小于1nm/min时，停止解析，并按国标gbt 23250-2009（以下简称国标）[4]中的体积转换公式将每一次量管读数的体积转换为标准条件下的体积，计算累积解析瓦斯量v1，解析后将密封罐密封，及时送至实验室进行残存瓦斯含量测定。

第二章煤与瓦斯突出分类及规律

1 / 27 第二章 煤与瓦斯突出分类及其规律

第一节 煤与瓦斯突出的概念、分类及危害

一、煤与瓦斯突出的相关概念和特点

煤矿在采掘过程中，在地应力和瓦斯（含二氧化碳）的共同作用下，破碎的煤（岩）和瓦斯由煤（岩）体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，叫做煤与瓦斯突出。它是矿井瓦斯涌出的一种形式。

突出矿井是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。其中，突出煤层是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。

煤与瓦斯突出的主要特点是：

（1）煤与瓦斯突出后，会喷出大量的瓦斯和煤尘，突出时间极短，一般持续几分钟或几秒钟。

（2）破碎的煤（或岩石）常常被抛出一定的距离。使突出地点人员窒息死亡或被掩埋、卷走，巷道被堵塞或冲垮。

（3）突出后在煤（岩）体内，往往形成大小不同、开关不一的孔洞。

（4）突出时，常常伴有猛烈响声和强大的动力效应。所谓动力效应，就是突出所形成的冲击波能破坏支架、推倒矿车、移动巨石等的一种动力现象。

（5）喷出的瓦斯量大大超过煤层的瓦斯含量，往往有几千到几万甚至几百万立方米。

（6）突出过程中，不但能顺风流向回风方向冲击，而县常常发生瓦斯第二章煤与瓦斯突出分类及规律

2 / 27 逆流现象，即瓦斯流沿着通风相反方向流动。有的逆流很远，可达几百米甚至上千米；冲击波能破坏通风系统，改变风流方向造成通风混乱，不利于人员的撤退和救灾。

（7）煤与瓦斯突出后的高浓度瓦斯，开始不会立即爆炸，但在一定供氧条件下，遇火则能引起燃烧；待降到爆炸界限内，遇火源就会爆炸。因此，突出矿井的火源管理非常重要。

（8）煤与瓦斯突出后，可能在同一地点发生第二次、第三次突出。

二、煤与瓦斯突出的分类

煤与瓦斯突出的分类方法有两种，一是按突出现象的力学特征分类，二是按突出强度分类。

（一）按突出现象的力学特征分类

1、煤与瓦斯突出（简称突出）

发生突出的主要因素是地应力和瓦斯压力和联合作用，通常以地应力为主、瓦斯压力为辅。实现突出的基本能量是煤体仙积蓄的高瓦斯能量。