矿井瓦斯涌出量的影响因素

瓦斯相对涌出量和绝对涌出量瓦斯相对涌出量和绝对涌出量引言：在当今的能源生产和消费中，瓦斯是一种重要的非可再生能源。

瓦斯的涌出量是衡量其在能源市场中的重要性和供应能力的关键指标。

在研究和分析瓦斯资源的可持续利用和未来发展方向时，了解瓦斯的相对涌出量和绝对涌出量是至关重要的。

本文将深入探讨瓦斯相对涌出量和绝对涌出量的概念、影响因素以及对能源市场和环境的影响。

一、瓦斯相对涌出量的概念和计算方法瓦斯相对涌出量是指单位矿井或地质区域内产生的瓦斯与所开采的煤矿井或地质区的煤矸石储量之比。

它反映了瓦斯的产出能力相对于可供开采的煤矿资源的丰度。

计算瓦斯相对涌出量涉及到确定煤层瓦斯含量、煤层厚度、采煤率等关键参数。

瓦斯相对涌出量的计算方法可以分为静态和动态两种。

静态方法是通过采煤工作面的采煤进度和瓦斯含量测定来估算瓦斯产量，再与煤矿储量相比较得出相对涌出量。

动态方法则通过监测和分析采掘工作面的瓦斯含量和涌出量，结合采煤工作面的进度，计算得出相对涌出量的变化趋势。

二、瓦斯绝对涌出量的概念和影响因素瓦斯绝对涌出量是指单位时间内瓦斯从地下储层涌出的总量。

它通常以每单位面积或每单位时间的涌出量来衡量。

瓦斯绝对涌出量的水平直接影响着煤矿安全、瓦斯利用以及环境保护等方面。

瓦斯绝对涌出量受多种因素影响，包括煤层瓦斯含量、煤层厚度、矿床地质构造、采矿方法、矿井通风系统以及煤层气逸度等。

这些因素的变化将直接影响到瓦斯绝对涌出量的大小。

高瓦斯含量的煤层、较大厚度的煤层以及受构造影响的煤层通常会导致较高的瓦斯绝对涌出量。

三、瓦斯相对涌出量与绝对涌出量的关系瓦斯相对涌出量和绝对涌出量在研究和评估煤矿安全、瓦斯利用和环境保护等方面扮演着不同的角色。

瓦斯相对涌出量主要用于评估煤矿区域的瓦斯产能，并指导瓦斯抽放和通风设计等工作。

它可以帮助决策者确定煤矿的开采潜力以及瓦斯爆炸和瓦斯灾害的风险程度。

而瓦斯绝对涌出量则更加关注瓦斯从地下储层涌出的总量，它对瓦斯利用和环境保护具有重要意义。

第二章 矿井瓦斯防治技术思考题2、试述瓦斯的主要物理及化学性质，了解这些性质对于预防处理瓦斯危害有何意义？矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）、氢（H2）、一氧化碳（CO ）、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等。

甲烷（CH4，俗称沼气），是无色、无味、无毒的气体。

甲烷分子的直径为0.3758×10-9m ，可以在微小的煤体空隙和裂隙里流动。

其扩散速度是空气的1.34倍，从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散的巷道空间。

甲烷标准状态时的密度为0.716kg/m3，比空气轻，与空气相比的相对密度为0.554。

如果巷道上部有瓦斯涌出源，风速低时，容易在顶板附近形成瓦斯积聚层。

瓦斯微溶于水。

甲烷虽然无毒，但其浓度如果超过57%，能使空气中氧浓度降低至10%以下。

瓦斯矿井通风不良或不通风的煤巷，往往积存大量瓦斯。

如果未经检查就贸然进入，因缺O2而很快地昏迷、窒息，直至死亡。

瓦斯在适当的浓度能燃烧和爆炸。

在煤矿的采掘生产过程中，当条件合适时，会发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出，产生严重的破坏作用，甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。

3、瓦斯是如何生成的，而煤内实际的瓦斯量是否等于生成量?煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。

成气过程两个阶段一是生物化学成气时期；二是煤化变质作用时期。

古代植物在成煤过程中，经厌氧菌的作用，植物的纤维质分解产生大量瓦斯；此后，在煤的碳化变质过程中，随着煤的化学成分和结构的变化，继续有瓦斯不断生成。

煤层瓦斯含量的大小，决定于成煤过程中生成的瓦斯量和煤层保存瓦斯的条件。

煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越多。

成煤过程生成的瓦斯，大部分都已转移到围岩或大气中去了，煤层实际瓦斯含量的因素，主要是煤炭生成后保存瓦斯的条件，如煤的结构和物理化学特性，成煤后的地质运动和地质构造，煤层的赋存条件，围岩性质等。

第二章矿井瓦斯涌出‹ 煤层与围岩属于孔隙 — 裂隙结构体。

当煤层 遭受采动影响导致煤层内存在瓦斯压力差时，煤 层中就会出现瓦斯由高压的地点流向低压的地 点。

‹ 瓦斯在煤层孔隙裂隙中的流动过程是非常复 杂的。

同时，煤层孔隙与裂隙的闭合程度对地应 力的作用也很敏感，地应力增高时，其闭合程度 增大，透气性变小，而地应力降低 ( 卸压 ) 时，裂 隙伸张，透气性系数可以增大几个数量级。

安全工程学院 李忠辉安全工程学院 李忠辉§2-1 煤层瓦斯流动的基本规律1．煤层瓦斯流场分类 概念：煤层内瓦斯流动空间的范围称为流场。

在流场 内，瓦斯呈现流动，可用流向、流速与压力来描述。

1) 按流向分类 单向流动：只有一个 方向有流速，其它两 个方向流速为零。

如 薄及中厚煤层中的煤 巷周围煤壁内的瓦斯 流动。

安全工程学院 李忠辉§2-1 煤层瓦斯流动的基本规律(2)径向流场：在x、y、z 三维空间内，在两个方 向有分速度，第三个方 向的分速度为零。

并且 其等瓦斯压力线平行煤 壁呈近似同心圆形。

例 如石门、竖井、钻孔垂 直穿透煤层时的流场。

安全工程学院 李忠辉§2-1 煤层瓦斯流动的基本规律(3)球向流场：在x、y、z三维空间内，在三个方向都 有分速度，并且其等压力线近似为球面。

例如钻孔或 石门刚进入煤层时以及采落的煤块从其中涌出瓦斯的 流动都属于这一类 。

2钻孔/巷道 3等压线 1煤层实际井巷煤壁内 的瓦斯流场是复 杂的，是几种流 场的综合。

安全工程学院 李忠辉§2-1 煤层瓦斯流动的基本规律2)按稳定性分类 按流场在时间上有无变化，可分为稳定和非 稳定两类。

¾稳定流场：流场中任何一点的流速、流向和瓦 斯压力均不随时间变化。

¾非稳定流场：流场中的流速、流向或瓦斯压力 中至少有一参数随时间变化。

煤层暴露初期的瓦斯流场都是非稳定流场(因为 瓦斯源来自于流场煤体本身所含的瓦斯 )，其煤体 瓦斯含量或瓦斯压力随时间而变化。

《矿井通风与安全》(1)《矿井通风》1．空气密度：单位体积空气所具有的质量称为空气密度。

P242．相对压力：以当地当时同标高的大气压力为基准测算的压力称为相对压力。

（h）P27 3．绝对压力：以真空为基准测算的压力称为绝对压力。

P274．正压通风：在压入式通风矿井中，井下空气中的绝对压力都高于当地当时同标高的大气压力，相对压力是正值，称为正压通风。

P275．负压通风：在抽出式通风矿井中，井下空气中的绝对压力都低于当地当时同标高的大气压力，相对压力是负值，称为负压通风。

P276．摩擦阻力：井下风流沿井巷或管道流动时，由于空气的粘性受到井巷壁面的限制造成空气分子之间相互摩擦以及空气与井巷或管道周壁间的摩擦从而产生阻力这种阻力称为摩擦阻力。

P467．等积孔：为了更形象更具体更直观的衡量矿井通风难易程度矿井通风学上常用一个假象的并与矿井风阻值的孔的面积称为评价矿井通风难易程度，这个假象孔的面积称为矿井等积孔。

P558．自然风压：P709．通风机个体特性曲线：表示通风机的风压功率和效率随风量变化而变化的关系曲线称为通风机个体特性曲线。

P8210．通风机的工况点：当以同样比例把矿井总风阻曲线绘制通风机个体特性曲线中时，风阻曲线于风压曲线于A点时，此点称为通风机的工况点。

P8411．通风网路图：用直观的几何图形来表示通风网络就得到通风网络图。

P9912．风量自然分配：风量按并联各分支风阻值的大小自然分配的性质，称为风量自然分配。

P10413．风量按需分配：14．局部风量调节：在采区内，采区间和生产水平之间的风量调节称为局部风量调节。

P11815．矿井通风系统：是矿井通风方法，通风方式，通风网络与通风设施的总称。

P127 16．矿井通风方法：指主要通风机对矿井供风的工作方法。

（抽出式，压入式，混合式）17．矿井通风方式：指矿井进风井与回风井的布置方式。

（中央式，对角式，区域式，混合式）P12818．上行通风：当风流沿采煤工作面由下向上流动的通风方式，称为上行通风。

矿井气压变化对井下密闭墙内瓦斯涌动的影响矿井瓦斯涌出是指在矿井建设生产过程中从煤和岩层中涌出的瓦斯量。

影响瓦斯涌出的因素主要有自然因素和开采技术因素，自然因素包括煤层、岩层瓦斯含量、开采深度、地面大气压三方面。

这些因素除大气压外，其他因素均以被大家熟悉，大气压变化影响极易被众人忽视。

尤其是大气压变化对封闭巷、采空区内的瓦斯涌出的影响不为所察。

造成人员在密闭附近遇险、遇难。

为此，《煤矿安全规程》、《煤矿安全质量标准化》对密闭从构筑到管理均做了严格规定。

因此，了解大气压变化对矿井瓦斯，尤其是密闭区瓦斯涌动变化影响，预防重大瓦斯事故发生意义重大。

矿井气候存在冬暖夏凉现象，主要原因是由于风流平均密度随四季温度变化而变化，风流在矿井巷道内流动过程中由于受到温度升降影响，造成了井下气压发生季节性变化。

冬季气压高，夏季气压低。

如此相类似，矿井内早、晚温差的变化也会造成气压变化。

因此，夏天采空区密闭内瓦斯容易涌出，造成密闭墙外瓦斯气体浓度变高，出现瓦斯积聚超限。

同理，昼夜温差大的地区也容易造成白天午间时候密闭墙内采空区瓦斯涌出到墙外，夜间又恢复的现象。

瓦斯涌出通道分析①墙体质量不合格，直接从墙面进行导通。

②闭墙后由于受采动影响而在周围形成裂缝与内外导通，而该裂缝细微不易察觉或不能进行有效封堵③通过一些支护材料比如锚索等与裂缝导通，形成内外相通④进、回风巷未处于同一标高，同一巷道而形成一定的压差，回采工作面进风顺槽密闭墙与回采工作面回风顺槽密闭墙俩点处温度变化引起气压变化。

根据数据统计，本矿墙内气温17℃，墙外气温19℃，墙体内外温度差2°左右，内外气温微弱的变化均可能引起气压变化。

气压通常最高值、最低值时间段为9:00—10:00,15:00—16:00; 次高值、次低值21:00—22:00、3:00—4:00。

矿井内封闭空间瓦斯与大气压力变化的关系将矿井内火区或采空区等封闭空间作为研究对象 , 假定密闭墙体内气体状态V1 T1P1,墙体外P2V2T2，，在等压状态下，P1=P2，即墙体内外气压相等，墙内气体处于相对静止状态，不会向外渗透出来。