1瓦斯来源与危害
瓦斯灾害防治管理制度
瓦斯灾害防治管理制度一、瓦斯灾害的危害及成因瓦斯是一种易燃气体，主要由甲烷等组成。
瓦斯灾害在煤矿、石油、天然气开采和利用中经常发生，如果不及时加以控制和防治，容易引发严重的事故。
瓦斯灾害的危害主要包括以下几个方面：1. 爆炸危害：瓦斯是一种易燃气体，如果在空气中达到一定浓度，一旦遇到明火或电火花就会发生爆炸，造成人员伤亡和设施损坏。
2. 中毒危害：瓦斯灾害会造成空气中氧含量不足，导致人员窒息或一氧化碳中毒。
3. 火灾危害：由于瓦斯是易燃气体，一旦泄漏并遇到火源，容易引发火灾，加剧人员伤亡和财产损失。
4. 环境污染危害：瓦斯灾害会对环境造成严重污染，破坏生态平衡，影响人们的生活质量。
瓦斯灾害的发生有多种原因，主要包括以下几个方面：1. 煤矿通风系统不完善：如果煤矿的通风系统设计不合理或者运行不畅，瓦斯容易在矿井中积聚，造成爆炸危险。
2. 设备设施老化：煤矿、石油、天然气开采和利用设备设施老化，易发生泄漏，导致瓦斯灾害。
3. 作业人员操作不当：矿工或作业人员在操作过程中不按规定使用工具、设备，或者违反安全操作规程，容易引发事故。
4. 安全管理不到位：矿业企业的安全管理制度不够健全，缺乏必要的安全培训和应急预案，导致瓦斯灾害频发。
二、瓦斯灾害防治管理制度的建立和实施为了有效防范和控制瓦斯灾害，必须建立健全的管理制度，明确责任分工，强化监督检查，加强安全宣传教育，完善应急预案，提高应急处置能力。
下面就瓦斯灾害防治管理制度的建立和实施进行具体介绍：1. 建立瓦斯灾害防治制度体系为了有效防范和应对瓦斯灾害，需要建立健全的瓦斯灾害防治管理制度体系，明确相关部门和个人的职责和权限，确保各项工作有序推进。
具体包括以下几个方面：- 制定瓦斯灾害防治管理制度和标准，建立健全工作机制，明确责任分工，落实安全生产责任制。
- 设立专门的瓦斯灾害防治管理机构，配备专业队伍，负责瓦斯灾害的监测、预警和应急处置工作。
- 加强瓦斯灾害防治技术研究与推广，提高技术水平，完善防治措施，规范作业流程和操作规程。
瓦斯危险、有害因素辨识与分析
瓦斯危险、有害因素辨识与分析煤矿瓦斯基础资料的分析根据----，该矿瓦斯相对涌出量0.46m3/t，绝对涌出量0.07m3/min；二氧化碳相对涌出量7.74m3/t，绝对涌出量2.30m3/min。
属低瓦斯矿井。
随着煤层的进一步开采，采空区面积的增大，以及开采深度的增加，矿井瓦斯会有可能增高，因此，必须加强瓦斯检测工作，确保安全生产。
由于本矿井为基建矿井，所采用的瓦斯等级是---年度鉴定结果，矿井正式投产后，必须重新进行瓦斯等级鉴定和报批工作，并根据结果重新进行瓦斯危险源的辨识与评估工作。
瓦斯分析1.瓦斯灾害的原因瓦斯在煤体内的赋存状态有游离和吸附两种，在进行掘进时，煤体内部分吸附状态瓦斯因受采掘作业动力影响解析为游离状态释放出来。
为稀释掘进过程中产生的瓦斯等有害气体，必须建立合理可靠的矿井通风系统。
当矿井生产过程中出现通风异常或瓦斯涌出异常时，就有可能导致瓦斯积聚而引发瓦斯灾害。
（1）矿井通风异常当出现通风异常情况时，就会出现风量减少或无风的情况，就不能有效稀释和排除生产过程中产生的瓦斯，从而造成瓦斯气体的局部积聚。
通风异常主要有以下几种情况：①停电或风机故障：主通风机停电或风机故障造成全矿井停风(只有自然通风)，必然引起矿井瓦斯积存；掘进工作面局部通风机停风，引起其供风的独头巷道无风，可能造成该巷道的瓦斯积聚。
②通风系统或通风设施的破坏或异常：非常开风门未关闭，风道堵塞，临时改变通风系统，掘进风筒脱节或破坏等，都会造成局部或区域风量不足甚至无风，产生瓦斯积聚。
③通风系统调整不当：当巷道贯通等需要调整通风系统时，若采取的方法不当，没有及时构筑通风设施，出现通风系统混乱，造成局部或区域风量不足甚至无风，产生瓦斯积聚。
④局部通风机管理不善：掘进工作面局部通风机出现循环风，造成掘进工作面瓦斯积聚。
（2）瓦斯涌出异常当瓦斯涌出量大于预计或实测的正常涌出量时，即使保持正常通风，也会出现瓦斯积聚的情况。
瓦斯(基础知识1)
式中 Qg－绝对瓦斯涌出量， m3/min； Q－风量， m3/min；
C－风流中的平均瓦斯浓度，％。
第三节 矿井瓦斯涌出
（2）相对瓦斯涌出量 — 平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是 m3/t 。
qg=Qg/A 式中：qg － 相对瓦斯涌出量，m3/t；
其单位为m/(m3/t)。瓦斯涌出量梯度愈小，矿井瓦斯涌出量 随深度增加的速度愈快。 （3）、计算公式
gm=[(H2-H1)/(q2-q1)]n 式中: gg－瓦斯涌出量梯度，m/（m3/t）或t/m2；
H1、H2－甲烷带内的两个已采深度，m； q1、q2－对应于深度H1、H2的相对瓦斯涌出量，m3/t；
（1）鉴定时间和基本条件 矿井瓦斯等级的鉴定工作应在 正常生产的条件下进行。
（2）测点选择和测定内容及要求。 （3）矿井瓦斯等级的确定。
第三节 矿井瓦斯涌出
七、矿井瓦斯涌出量预测 瓦斯涌出量的预测：指根据某些已知相关数据，按照一
定的方法和规律，预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量的 工作。 1、矿山统计法
式中：kg－给定时间内瓦斯涌出不均系数； Qmax－该时间内的最大瓦斯涌出量，m3/min； Qa－该时间内的平均瓦斯涌出量，m3/min；
第三节 矿井瓦斯涌出
六、矿井瓦斯等级 1、矿井瓦斯等级划分
依据：按照平均日产一吨煤涌出瓦斯量（相对瓦斯涌出 量）和瓦斯涌出形式，划分为： • 低瓦斯矿井：10m3及其以下； • 高瓦斯矿井：10m3以上； • 煤与瓦斯突出矿井。 2、矿井瓦斯等级鉴定
Qg － 绝对瓦斯涌出量，m3/d；
A － 日产量，t/d 说明：相对瓦斯涌出量单位的表达式虽然与瓦斯含量的相同， 但两者的物理含义是不同的，其数值也是不相等的。
矿山的瓦斯的危害及防治范本
矿山的瓦斯的危害及防治范本矿山中的瓦斯（主要是可燃性瓦斯，如甲烷）是矿井安全的一大威胁。
瓦斯泄漏、积累及引发火灾和爆炸事故都可能造成严重的人员伤亡和财产损失。
因此，矿山瓦斯的危害必须得到高度重视，并采取有效措施进行防治。
下面将从以下几个方面分析矿山瓦斯的危害及防治范本：1. 矿山瓦斯的危害1.1 火灾和爆炸瓦斯是一种易燃气体，当矿井中瓦斯积累到一定浓度时，一旦触发火源，就会发生火灾和爆炸事故。
火灾和爆炸不仅会造成生命和财产的巨大损失，还会导致矿井的封闭，影响资源的开采。
1.2 中毒瓦斯中的有害成分对人体的呼吸系统和中枢神经有很大的危害。
人体吸入瓦斯后会出现头晕、恶心、呕吐、眼睛刺痛等症状，严重时甚至会导致窒息和死亡。
1.3 氧气贫乏瓦斯是一种可燃气体，当矿井中瓦斯积累时，会消耗氧气，导致氧气浓度下降，进而影响矿工的正常呼吸。
2. 矿山瓦斯的防治范本2.1 瓦斯检测与监控矿山应配备瓦斯检测仪和瓦斯监测系统，实时监测矿井中瓦斯浓度变化。
一旦瓦斯浓度超过安全限值，及时报警并采取相应措施。
2.2 通风系统建设矿山应建立完善的通风系统，保持矿井中的空气流通，及时排除瓦斯积累，保持氧气浓度的正常范围。
2.3 安全操作规程矿山应建立健全的瓦斯防治和安全操作规程，并进行员工培训和教育，提高员工对瓦斯危害和防治的认识和应急处理能力。
2.4 加强设备维护和检修矿井中的设备，如瓦斯抽放设备、排放风机等，必须定期进行维护和检修，确保其正常运行和通风效果。
2.5 安全设施建设矿山应建设瓦斯防爆器、防火墙、排气系统等相关安全设施，以防止瓦斯泄漏和火灾蔓延。
2.6 加强监督和检查相关部门应加强对矿山瓦斯防治工作的监督和检查，对违规操作和管理不到位的矿山进行惩罚和整改。
综上所述，矿山瓦斯的危害是不可忽视的，需要通过瓦斯检测与监控、通风系统建设、安全操作规程制定、设备维护和检修、安全设施建设以及加强监督和检查等措施进行防治。
在矿山中，瓦斯的防治必须做到密切关注、及时处置，为矿工的生命安全和生产运营提供坚实保障。
1瓦斯来源与危害
未变质煤
低变质煤
褐煤 长焰煤 气煤
中变质煤
肥煤
焦煤
瘦煤
高变质煤 贫煤 无烟煤
煤炭科学研究总院 地质勘探分院 （1987年）
38-68*
3-25 10-54 27-102 55-170 108-246 134-333 268-393 41-93 48-122 65-170 93-238 146-413 172-401 306-461
1.55-6.0 水城
2.0-4.47 1.60-1.95
白沙
涟邵
1.2-8.0 乐平
1.95-3.2 1.32-1.98 3.70-5.00
淮南
焦作
平顶山
瓦斯压力（MPa） 1.10-2.40 0.87-0.95 1.46-2.40 1.53-2.10 0.76-5.85 0.74-1.43 1.40-2.07
24
四、煤层瓦斯压力
3. 煤层瓦斯压力随深度的变化规律
p p C(H H ) p p0 C(H H0 )
25
四、煤层瓦斯压力
4. 煤层瓦斯压力测定概述
（1）测定方法 分为直接测定法和间接测定法。
直接测定法：通过在煤层内打钻、封孔、压力恢复测定煤层瓦斯压 力的方法。
间接测定法：利用已知的煤层瓦斯含量、吸附常数、煤质参数等进 行计算的方法。
我国确定瓦斯风化带下部边界时含量指标：
瓦斯含量（煤芯中的甲烷含量）X：
① 气煤
X=1.5～2.0m3/t；
② 肥煤与焦煤
X=2.0～2.5m3/t可燃物；
③ 瘦煤
X=2.5～3.0m3/t可燃物；
④ 贫煤
X=3.0～4.0m3/t可燃物；
瓦斯的原理和危害
瓦斯的原理和危害瓦斯是一种常见的能源，广泛应用于家庭、工业和交通领域。
它通常是通过地下或水下勘探和开采石油、天然气等能源过程中产生的。
瓦斯主要由气体组成，其中主要成分是甲烷(CH4)，还包括乙烷、丙烷和少量的氮气、二氧化碳等。
瓦斯的原理：瓦斯产生的原理主要是有机物质的分解和转化。
在地下埋藏的有机物质长期处于高温、高压和缺氧等条件下，经过一系列物理、化学作用才形成瓦斯。
核心过程是有机物发酵和热解，其中微生物在缺氧环境中分解有机物质产生甲烷气体。
此外，矿井开采、油气井生产等过程中也会释放大量瓦斯。
瓦斯的危害：尽管瓦斯广泛应用，但由于其具有易燃、可燃、有毒等特点，存在着一定的危害性。
以下是瓦斯的主要危害：1. 爆炸和火灾危险：瓦斯是一种易燃气体，一旦与火源或电火花接触，就可能发生爆炸和火灾。
这种爆炸和火灾往往造成严重的财产损失和人员伤亡。
2. 中毒危险：瓦斯中的成分对人体有毒。
例如，甲烷会在高浓度下排挤氧气，易导致人员中毒或窒息。
此外，瓦斯中的硫化氢(H2S)是一种无色有毒气体，具有强烈的刺激性气味，一旦吸入高浓度，可能引起头晕、恶心、呕吐等症状，甚至危及生命。
3. 环境污染：瓦斯的燃烧会产生大量的温室气体和二氧化碳等，对环境造成不可忽视的污染。
尤其在煤矿、油气开采等行业中，瓦斯释放对空气和土壤环境造成严重影响。
总结起来，瓦斯的危害主要体现在易燃、可燃、有毒等方面。
因此，在瓦斯的生产、储存、使用和运输过程中，必须采取相应的防护措施，以减少意外事故的发生。
为了安全应对瓦斯的危害，人们采取了一系列的预防和控制措施。
例如，在煤矿中，安装了瓦斯检测系统和通风设备，以定期监测瓦斯浓度并排除危险；在石油炼油厂等工业场所，实行严格的安全操作规程，配备火灾报警设备和紧急撤离通道，以应对爆炸和火灾风险；并制定了相关的法律法规，规范瓦斯行业的安全操作，提高人们对瓦斯安全的意识。
此外，瓦斯的替代能源也是减少瓦斯危害的重要方法之一。
瓦斯、煤尘的危害及防治范本（2篇）
瓦斯、煤尘的危害及防治范本瓦斯和煤尘是矿井和矿山中常见的危险因素，对工人的健康和生命安全造成严重威胁。
本文将详细介绍瓦斯和煤尘的危害以及可能采取的防治措施。
瓦斯是指在矿井和矿山中产生的可燃气体，主要成分包括甲烷、乙烷等。
瓦斯的积聚会形成爆炸和窒息的风险。
其主要危害包括以下几个方面：首先，瓦斯是一种易燃气体，容易引发爆炸事故。
当瓦斯浓度达到一定水平时，一旦遇到明火或电火花，就会发生爆炸，造成严重的人员伤亡和财产损失。
其次，瓦斯浓度过高会对人体造成窒息。
当瓦斯浓度超过一定范围，空气中的氧气含量会下降，导致人体缺氧，严重时甚至会导致窒息死亡。
另外，长期接触高浓度瓦斯会对人体造成慢性健康影响。
研究表明，瓦斯中的有害物质会损害呼吸系统、神经系统和心血管系统，引发慢性咳嗽、支气管炎、肺气肿等呼吸系统疾病。
总之，瓦斯对矿工的健康和生命安全造成严重威胁，必须采取有效的防治措施。
以下是一些常见的瓦斯防治措施：一是加强瓦斯检测和监测。
在矿井和矿山中设置瓦斯检测仪器，实时监测瓦斯浓度的变化，及时预警，确保工作区域安全。
二是加强通风系统。
通过增加通风设备的数量和功率，保持矿井和矿山中空气的流通，将瓦斯排出矿井外，降低瓦斯浓度。
三是加强工作人员的瓦斯安全培训。
提高矿工的瓦斯安全意识，教育他们识别并避免瓦斯泄漏和积聚的场景，以及瓦斯爆炸和窒息的危险。
四是合理布置工作面和瓦斯抽放井。
在矿井中设置合理的工作面和瓦斯抽放井，将瓦斯排放到安全区域，防止瓦斯在工作面积聚。
煤尘是由矿井和矿山中矿石破碎、输送和装载过程中产生的小颗粒固体物质。
煤尘是一种可燃物质，具有易燃性和易爆性。
其主要危害包括以下几个方面：首先，煤尘浓度过高会引发爆炸。
煤尘在空气中形成可燃混合物时，一旦遇到明火或电火花，就会发生爆炸，造成严重的人员伤亡和财产损失。
其次，长期接触高浓度煤尘会对呼吸系统造成损害。
煤尘中的有害物质会引发支气管炎、慢性阻塞性肺疾病等呼吸系统疾病。
瓦斯的危害及其预防
瓦斯的危害及其预防瓦斯作为一种广泛应用于生活和工业领域的能源，给我们的生活带来了极大的便利。
然而，我们也要意识到瓦斯的危害，以及如何预防瓦斯事故的发生。
本文将从瓦斯的危害特点、瓦斯事故常见原因和预防措施等方面进行详细阐述。
首先，让我们了解一下瓦斯的危害特点。
瓦斯主要包括天然气和液化石油气（LPG），它们的主要成分是甲烷。
瓦斯的危害主要表现在以下几个方面：1. 毒性危害：瓦斯在空气中的浓度达到一定程度时，会引发窒息、呕吐、头晕、中毒甚至死亡等不良反应。
瓦斯对人体的神经系统和呼吸系统有一定的影响，长期暴露于高浓度瓦斯中会对健康造成严重损害。
2. 爆炸危害：瓦斯具有较宽的爆炸范围，只需在空气中的浓度达到一定程度并且有可燃物质存在时，就能形成爆炸性混合物。
一旦混合物受到点火源的引燃，就可能引发爆炸事故。
瓦斯爆炸能够造成严重的人员伤亡和财产损失。
3. 窒息危害：瓦斯的密度比空气轻，容易在室内积聚，使室内空气含氧量降低，进而导致窒息。
特别是在封闭空间中，瓦斯积聚的速度更快，危害更大。
因此，在使用瓦斯设备的过程中，要加强通风，保持室内空气流通。
接下来，让我们探讨一下瓦斯事故的常见原因。
瓦斯事故主要由以下几个方面导致：1. 设备老化或损坏：瓦斯设备如管道、阀门、燃气灶具等长期使用会出现老化和损坏，导致瓦斯泄漏的风险增加。
2. 不当使用瓦斯设备：使用瓦斯设备时操作不当，如不正确关闭燃气阀门、未及时检修漏气等，都可能引发瓦斯泄漏。
3. 燃烧不完全：瓦斯在燃烧过程中如果没有充分与空气接触，会导致燃烧不完全，产生一氧化碳等有害气体。
为了预防瓦斯事故的发生，我们应该采取以下措施：1. 定期检查和维护瓦斯设备：定期请专业人员对瓦斯管道、阀门、燃气灶具等设备进行检查和维护，确保其安全可靠。
2. 定期清洗燃气灶具：燃气灶具长期使用会积累灰尘和油脂，容易引发火灾。
要定期清洗灶具，保持其清洁卫生。
3. 合理使用瓦斯设备：在使用瓦斯设备时要按照说明书正确操作，并时刻注意燃气阀门的打开与关闭。
矿井瓦斯防治 课件(1)矿井瓦斯性质及危害
1） 瓦斯性质
(5)矿井瓦斯具有燃烧性和爆炸性。当瓦斯 与空气混合到一定浓度时(5%~16%)，遇到引爆 热源，就能引起燃烧或爆炸，严重影响和威胁 矿井安全生产，一旦形成灾害事故，常会给国 家财产和职工生命健康造成巨大损失。因此， 瓦斯是矿井灾害之首。 (6)当井下空气中瓦斯浓度较高时，会相对 地降低空气中的氧气而使人窒息死亡。
3）瓦斯爆炸的危害
当前现状 随着开采深度增加，瓦斯涌出量增大，发生爆 炸的可能性增大； 机械化程度的提高，火源点增多，摩擦火花增 多； 导致伤亡的爆炸事故仍然不少，未杜绝； 多数事故是人为的、组织管理上的缺陷； 爆炸次数与矿井瓦斯涌出量之间无必然联系， 1/3的爆炸发生在低瓦斯矿井。
瓦斯爆炸
2007-5-5，山西蒲邓煤矿井下发生瓦斯爆炸事 故。遇难21人，矿山全部摧毁。
特点：时间上：连续不断
空间上：普遍存在 涌出强度：缓慢、均匀。 特殊涌出： 突然集中大量涌出，如瓦斯喷出、煤与 瓦斯突出。
5. 瓦斯涌出
4.实际采掘工作面现场瓦斯涌出的“不均匀”性 1、煤巷掘进工作面瓦斯涌出的构成及变化 1）瓦斯涌出构成：巷道壁、迎头煤壁、采落煤炭。
掘进巷道
工作面 巷道壁面 掘进落煤
1） 瓦斯性质
(3)瓦斯有很强的扩散性。一处有瓦斯涌出， 就能扩散到巷道附近。这样，既增加了检查瓦 斯涌出源的难度，也使瓦斯的危害范围扩大。 (4)瓦斯的渗透性很强。在一定瓦斯压力和 地压共同作用下，瓦斯能从煤岩中向采掘空间 涌出，甚至喷出或突出。利用这个特性向煤层 中打钻抽放瓦斯，可降低煤层瓦斯赋存量并变 害为利、开发利用。
氧气浓度 对人的影响
19.5%~23.5%
15%~19% 12%~14% 10%~12% 8%~10% 6%~8% 4%~6%
瓦斯的工作原理
瓦斯的工作原理引言概述：瓦斯是一种常见的能源形式，广泛应用于家庭、工业和交通等领域。
了解瓦斯的工作原理对于使用和安全非常重要。
本文将详细介绍瓦斯的工作原理，包括瓦斯的定义、产生、传输和利用等方面。
一、瓦斯的定义与特性1.1 瓦斯的定义：瓦斯是一种由气体组成的混合物，主要包括甲烷、乙烷等气体。
1.2 瓦斯的特性：瓦斯具有无色、无味、无毒的特点，易燃易爆，比空气轻。
二、瓦斯的产生2.1 地下瓦斯的产生：地下瓦斯主要由地壳中的有机物质分解产生，如腐植物、煤炭等。
2.2 工业瓦斯的产生：工业瓦斯主要通过化学反应或特定工艺过程产生，如合成氨过程中的合成气。
2.3 生物瓦斯的产生：生物瓦斯是由生物质发酵产生的，如垃圾堆肥、沼气等。
三、瓦斯的传输与储存3.1 瓦斯的传输：瓦斯通过管道网络进行传输，需要借助压缩机和调压装置来调整压力和流量。
3.2 瓦斯的储存：瓦斯可以通过液化、压缩等方式进行储存，以提高储存密度和便于运输。
四、瓦斯的利用4.1 家庭用途：瓦斯在家庭中主要用于炉灶、热水器、暖气等热能供应，提供烹饪、洗浴和取暖等功能。
4.2 工业用途：瓦斯在工业领域广泛应用，如发电、炼油、化工等，为工业生产提供能源支持。
4.3 交通运输：瓦斯也可以作为交通运输领域的燃料，如天然气汽车、液化石油气等，具有环保和经济的优势。
五、瓦斯的安全问题5.1 瓦斯泄漏的危害：瓦斯泄漏会形成可燃气体云，一旦遇到明火或电火花，容易引发火灾或爆炸事故。
5.2 瓦斯泄漏的检测与预防：通过瓦斯泄漏检测仪器和安全阀等设备，可以及时发现泄漏并采取措施防止事故发生。
5.3 瓦斯的正确使用：正确使用瓦斯设备、遵守安全规范和定期检查维护设备，可以减少瓦斯事故的发生。
结论：瓦斯作为一种常见的能源形式，其工作原理涉及到瓦斯的定义、产生、传输、利用和安全等方面。
了解瓦斯的工作原理对于使用和安全至关重要，我们应该加强对瓦斯的认知，并采取相应的安全措施，以确保瓦斯的有效利用和安全使用。
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65℃ 4C6 H10 O5 隔绝空气， 7CH 4 8CO 2 C9 H 6 O 3H 2 O （纤维素） 微生物 （类烟煤）
特点：成煤物质埋藏浅、固结性差、透气性好，生成的瓦斯难以保存。
南桐
1.55-6.0 水城 1.10-2.40 阳泉 0.05-2.45
中梁山
2.0-4.47 白沙 0.87-0.95 开滦 2.08-2.65
松藻
1.60-1.95 涟邵 1.46-2.40 铁法 3.69-4.10
天府
1.2-8.0 乐平 1.53-2.10 阜新 1.30-1.90
芙蓉
1.95-3.2 淮南 0.76-5.85 北票 2.10-8.25
N2：34% 昏迷、死亡
正常呼吸空气 分子直径：0.41nm 扩散性：是空气的1.34倍
可燃可爆性气体：5%-15%，>15%燃烧
密度：0.716kg/m3（标况），是空气的0.554倍。 微溶于水：3.31L/100L（20℃），5.56L/100L（0℃）。 化学性质不活泼，稳定，不会自然分解、氧化或反应。
瓦斯成分 % 名 称 气 带 成 因 N2 20～80 ＞80 ～80 20 CO2 20～80 10～20 10～20 10 CH4 10 20 ～80 ＞80
CO2— N2 带 生物化学—空气 N2 带 N2—CH4 带 CH4 带 空气 空气—变质 变质
17
三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
矿井瓦斯煤尘灾害救灾技术
主讲：陈向军 副教授、博士、总工程师
河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所
1
第1节 矿井瓦斯来源与危害
2
一、矿井瓦斯的概念与性质
1. 矿井瓦斯的概念
瓦斯，又称甲烷，或沼气，CH4，Gas
瓦斯概念 广义： 矿井有毒有害气体的总称。 狭义： 专指甲烷。 煤层、围岩瓦斯能涌出到矿井的部分：CH4、CO2等 瓦 斯 来 源 生产过程中生成的气体：炮烟、内燃机尾气、充电氢气 化学、生物反应生成的气体：煤自燃（CO）、矿物质氧化（SO2、 H2S）、坑木等腐烂
泥炭 羟基（-OH） 褐煤
） C H O 2CH CO 3H O C 57 H 58甲基（ O10 -CH3 34 42 5 4 2 2
褐煤羧基（-COOH） 烟煤
键力弱 不稳定 易断裂 易脱落
键力强 稳定
-O-） C H 2CH H O C15 H 14醚基（ O 13 4 4 2
游离状态瓦斯
P or t
吸附状态瓦斯
14
三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
2. 煤层甲烷垂向分带
形成原因：当 煤层直达地表 或直接为透气
N2 O 2
瓦斯风化带 CH4 甲烷带 CH4 CH4 CH4 CH4
性较好的第四 系冲积层覆盖 时，由于煤层 中瓦斯向上运 移和地面空气 向煤层中渗透， 使煤层内的瓦 斯呈现出垂直 分带特征。
2. 煤层瓦斯的垂直分带特征
我国部分矿区的瓦斯风化带深度表 矿区 抚顺 北票（台吉） 南桐（鱼田堡） 涟邵（洪山殿） 煤质牌号 长焰煤、气煤 气煤 瘦煤 贫煤 煤层倾角(°) 80 60 30 30 瓦斯风化带深度(m) 180~205 115~150 70 130
红卫（里王庙）
郴州（三五矿） 焦作（焦西）
7
二、煤层瓦斯的生成
2. 煤层中的瓦斯是怎样形成的？
煤化变质作用成气时期：
褐煤层进一步沉降，在高温及地层压力在下，便进入变质作用造气阶段。
变质初期：基本单元——侧链和官能团的缩合稠环芳烃体系。
4C16 H 18 O 5 C 57 H 58 O10 4CO 2 3CH 4 2H 2 O
22
四、煤层瓦斯压力
2. 国内外煤层瓦斯压力概况
迄今为止，我国测定最大瓦斯压力：8.25MPa，北票台吉矿-550水平， 埋深729m； 世界实测最大瓦斯压力：13.6MPa，乌克兰顿巴斯彼得罗夫深矿， 1425m。 国内主要矿区煤层瓦斯压力实测结果
矿区
瓦斯压力（MPa） 矿区 瓦斯压力（MPa） 矿区 瓦斯压力（MPa）
褐煤 无烟煤
8
二、煤层瓦斯的生成
2. 煤层中的瓦斯是怎样形成的？
煤化变质作用成气时期：
变质中后期：在瓦斯产出的同时，芳核进一步缩合，碳元素进一步集中在碳
网中。随着煤化变质作用的加深，基本结构单元中的缩聚芳核 的数目不断增加，到无烟煤时，主要由缩聚芳核组成。
9
二、煤层瓦斯的生成
3. 不同成煤期的瓦斯生成量
无烟煤
无烟煤 无烟煤
25-30
60 12
<15
<15 180
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不同矿区瓦斯带深度变化很大
三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
3. 瓦斯风化带的特征
我国确定瓦斯风化带下部边界时主要 采用如下指标：
在瓦斯风化带开采煤层时，煤层的相对 瓦斯涌出量达到2m3/t 煤层内的瓦斯组分中甲烷组分含量达到 80%（体积比） 瓦斯风化带 下部边界确定
煤层内的瓦斯压力为0.1～0.15MPa
煤的瓦斯含量达到2～3 m3/t（烟煤） 和5～7 m3/t（无烟煤）
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三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
3. 瓦斯风化带的特征
我国确定瓦斯风化带下部边界时含量指标：
瓦斯含量（煤芯中的甲烷含量）X：
① 气煤 ② 肥煤与焦煤 ③ 瘦煤 ④ 贫煤 ⑤ 无烟煤 X=1.5～2.0m3/t； X=2.0～2.5m3/t可燃物； X=2.5～3.0m3/t可燃物； X=3.0～4.0m3/t可燃物； X=5.0～7.0m3/t。
Aad——煤的通风干燥基灰分，%；
π——煤的孔隙率，%；
Mad——煤的通风干燥基水分，%；
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二、煤层瓦斯的生成
1. 煤是怎样形成的？
煤是腐植型有机物在经受长期的地层高温、高压作用，并经过漫长的 变质作用形成的。
植物遗体→泥炭 成 煤 过 程 成 气 时 期
生物化学成气时期
泥炭→褐煤 →烟煤(长焰、气、肥、焦、贫、瘦) →无烟煤
煤化变质作用成气时期
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二、煤层瓦斯的生成
2. 煤层中的瓦斯是怎样形成的？
煤化 阶段 成气阶段（期）
500
褐 煤
连续生成
CH4
甲烷生成量(m3 /t)
419
400
长 焰 煤 气 煤 肥煤 焦煤 瘦 煤 贫煤 半无 烟煤 无烟 煤
I
CO2+CO
339
300
重烃
270 212 168 229
287
200
II
不连续生成
100
68
0
III
泥 煤
褐 煤
长 焰 煤
气 煤
肥 煤
焦 煤
贫 煤
38-68*
0.55
1.61
* 引用国外文献数据。表中数据：阶段产气量/累计产气量/(m3/t)
三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
1. 煤层甲烷赋存
游离瓦斯
吸着状态 吸附瓦斯
吸收状态
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三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
1. 煤层甲烷赋存
煤中瓦斯的赋存状态一般有吸附状态和游离状态2种。
在煤层赋存的瓦斯量中，通常吸附瓦斯量占80％～90％， 游离瓦斯量占10％～20％；游离瓦斯以自由气体形式存在 在吸附瓦斯量中又以煤体表面吸着的瓦斯量占多数。
瘦 煤
无 烟 煤
前苏联B.A.乌斯别斯基根据地球化学与煤化作用 前苏联B．A．索科洛夫等人给出的 腐植煤在煤化变质各阶段成气的一般模式。 过程反应物与生成物平衡原理，计算的甲烷生成量。 10
二、煤层瓦斯的生成
3. 不同成煤期的瓦斯生成量
我国部分煤的热模拟实验产期结果
试验单位 煤炭科学研究总院 地质勘探分院 （1987年） 石油开发研究院 （1985年） 地质矿产部石油地 质研究所（1985 年，舒兰褐煤） 兰州地质研究所 （1986年，乌苏 褐煤） 未变质煤 褐煤 38-68* 低变质煤 长焰煤 3-25 41-93 4-31 42-99 1.06 2.49 4.10 气煤 10-54 48-122 7-58 45-126 4.25 22.92 24.53 肥煤 27-102 65-170 26-108 64-176 24.32 53.04 54.65 中变质煤 焦煤 55-170 93-238 48-176 86-244 55.9 113.57 115.18 瘦煤 108-246 146-413 86-230 124-298 94.77 高变质煤 贫煤 134-333 172-401 114-321 152-389 127.72 183.34 184.95 无烟煤 268-393 306-461 168-390 206-458 221.13 325.23 326.84 11
式中: p——甲烷带内埋深为H处的煤层瓦斯压力，MPa； p´——甲烷带内埋深为H´处的煤层瓦斯压力，MPa； p0——风化带深度H0处的瓦斯压力， MPa； C——瓦斯压力梯度，MPa/m。
注意：甲烷带内；同一地质单元内；同一煤层。
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四、煤层瓦斯压力
3. 煤层瓦斯压力随深度的变化规律
p p C ( H H ) p p0 C ( H H 0 )
（孔径大于10nm）内；吸附瓦斯分为吸着状态与吸收状态；
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三、煤层瓦斯赋存的垂向分带
1. 煤层甲烷赋存 煤是一种天然的吸附剂，具有良好的吸附性能。 煤对瓦斯的吸附属于物理吸附，即瓦斯分子煤分子之间的作 用力是剩余的表面自由力（范德华引力）。在一定条件下， 瓦斯还可以从煤中解吸出来，吸附与解吸是可逆的。 P or t