煤层瓦斯赋存与流动理论

，
ｓｕｍｍ ａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｇａｓ ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ： ｇａｓ；ｔｈｅｏｒｙ；ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ
０ 引言
山西 是 中 国煤炭 大 省 ，煤 炭 资源 储 量 丰 富 、分 布 广 泛 、煤 质优 越 、 品种 齐 全 。全 省 含 煤 面 积 ６．２×１０４ ｋｍ ， 占国土 面积 的４０．４％。近 年来 ，随着 综 合 机械 化 设 备 和高产 高 效 开采 工艺 推广 ，山西 省乃 至全 国可 采 的优 势煤 资源储 量越来 越少 ，煤炭 开采 环境 日益 复杂 ， 五 大灾 害 日益 严重 ，尤其 是 瓦斯 ，原 为低 瓦斯 或没 有 瓦 斯 突 出危 险 的矿 井 ，瓦斯 涌 出量急 剧 增 大 ，使之 变 成 高 瓦斯煤 矿 和煤 与 瓦斯 突 出矿 井 。瓦斯 涌 出的 预测 已成为 治理 措 施 的重 要技 术 环节 。作 者结 合 多 年一 线 工作 经验对 瓦斯 治理 的相 关理论进 行 了归纳 总结 。
２０１６年第 ８期 （总第 １３１期 ）
｝ｊＩ．蓦； 钍
ＥＮＥＲＧＹ ＡＮＤ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴ１０Ｎ
２０１６年 ８月
煤 层瓦斯赋存 与流动理论
黄 茂 政
（大 同煤业集 团燕子 山矿 ， 山西 大同 ０３７０００）
摘 要 ： 结合 多年通风 区一 线工作 经验 ，研 究煤层 瓦斯赋存状 态与垂直分带 ，分析煤层 瓦斯含量情 况 ，提 出煤层 瓦斯 流动 基 本 规 律 ，对 瓦斯 治 理相 关 内容 进 行 梳 理 和 总 结 。 关 键 词 ： 瓦 斯 ；理 论 ；治 理 中 图分 类 号 ： ＴＤ７１２ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ２０９５—０８０２一（２０１６）０８—０００８—０２
原岩 应力 状 态下 ，煤层 未 受 到采 动 影 响 ，煤体 内 游 离态 、吸 附态 瓦斯 进行 布 朗运 动 ，总体 保 持 动 态平 衡 。工 作 面 回采 时 ，动态 平衡 受 采 动影 响 被 打破 ，煤 体 由三 向受力 变 为两 向受 力状 态 ，其 内部 瓦斯 所 受压 力 不均 ，同 时 ，受 冲击 、振荡 等外 力 等采 掘活 动 的影 响 ，采 场 内温 度 随增 高或 降低 ，致使 煤体 内瓦 斯频 繁 活动 而产生新 的状态 。
· ８ ·
２０１６年第 ８期
黄茂政 ：煤层 瓦斯赋存与流动理论
２０１６年 ８月
较大 ，煤岩体 内赋存 的瓦斯藏身于这些微 孔结构之 中。 ２．１ 煤 的孔 隙特 性
煤 的孔 隙结 构 是 瓦 斯 贮 存 、运 移 的场 所 、通 道 。 已有 研 究 表 明煤 体 渗 透 系 统 由裂 隙 、可 视孔 、大孔 、 中孔 和 小孔 等部 分组成 ，而吸 附系统 主要 由微 孔组 成 。 煤体 内瓦 斯 以游 离 态煤 体 渗透 系统 是煤 体 内游 离态 瓦 斯 的贮 存场所 ，符合 普适气体 定律 。 ２．２ 煤孔 隙特征 的影 响因素
Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｇａｓ Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｆｌｏｗ ｉｎ Ｃｏａｌ Ｓｅａｍ
ＨＵＡＮＧ Ｍ ａｏｚｈｅｎｇ （Ｙａｎｚｉｓｈａｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ，Ｄａｔｏｎｇ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｇｒｏｕｐ，Ｄ￣ｏｎｇ ０３７０００，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｆｒｏｎｔ—ｌｉｎｅ ｗｏｒｋ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｇａｓ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｚｏｎｉｎｇ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｇａｓ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｇａｓ ｆ ｌｏｗ ｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ ａｎｄ ｓｏｒｔｅｄ ｏｕｔ ａｎｄ
收稿 日期 ：２０１６—０４—０８ 作者简 介 ：黄茂 政 ，１９８８年 生 ，男 ，重 庆人 ，２０１１年毕 业 于 内蒙古 科技 大学安 全 工程专 业 ，助 理 工程师 。
图 １ 煤层 瓦斯垂 直分 带
２ 煤层 孔 隙特 征
煤是 由大 孔 和微 孔 两 大 吸附 系统 组 成 的双 重 孑Ｌ隙 介 质 ，其 吸 附特 性决 定 了煤 体 可 以 吸 附游离 态 和 吸 附 态 的 瓦斯 。通过ｘ光 谱衍 射 系统 的分 析 ，发现煤 基质 由 大量微孔结构 和天然裂 隙网络大孔组 成 。煤体 内存在垂 直 （接近 垂直 ） 与正 交 （接近 正交 ） 的端 割理 和 面 割 理 ，其使 得煤体 内有微孔 结构发达 ，致使煤体 体表 直分 带
瓦斯 主要 贮存 煤 体 中 ，其 赋存 状 态 主要 有 游离 状 态 和 吸附状 态 ，赋 存 的量 和 瓦斯 在煤 层 中的含 量有 直 接 关 系 。瓦斯 含量 的多少 直接 关 系 到煤矿 瓦斯 灾 害 的 危 险程 度 和灾 害发 生 频率 。煤 矿 瓦斯 赋存 状 态 经 多年 发 展 ，分源 预 测法 在 众多 瓦斯 涌 出量 预 测方 法 中得 到 广泛应 用 ，是研 究瓦斯 的重要理论 之一 。 １．１ 煤 中瓦斯赋存状 态
１．２ 煤层 瓦斯 的垂直分 带
瓦斯 分 布 特征 是 预 测煤 矿 瓦斯 涌 出量 的基 础 ，研 讨 煤 层瓦 斯 的垂 直分 带 对 瓦斯 涌 出量 预测 和 治 理具 有 重 要 的现实 意义 。瓦斯垂 直分 布带 如 图１所示 。 由图可 知 ，当煤层 敝露 或 由第 四 系透气 性 较 好 的 冲积 层覆 盖 时 ，其 内部瓦 斯 在地 质 作用 下 向上 渗 透 ，大 气 中空气 向下渗 透至煤 体 中 。在 瓦斯 和空气 两者 的相互 作用 下 ， 煤 体 内 瓦 斯 呈 垂 直 分 布 。 因此 ，煤 体 内 瓦斯 主 要 由 ＣＨ 、Ｎ 和ＣＯ 等组 成 ，其 垂 直分 带 主 要 由瓦 斯 区 和瓦 斯 风化带两个 区域组成 。