1. 5 矿井瓦斯涌出
1.5.2 矿井瓦斯涌出量主要影响因素
符号
CO NO2 SO2 H2S NH3
最高允许浓度 （％） 0.0024 0.00025
0.0005
0.00066
0.004
6
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.5 煤矿常见气体危害
氧浓度 (体积％)
17
15
10～12 6～9
人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系
主要症状
静止时无影响，工作时能引起喘息和呼吸困难 呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力 降低 ，失 去劳 动能力 失去理智，时间稍长有生命危险 失去知觉，呼吸停止．如不及时抢救，几分钟 内可 能导 致死 亡
5—10分 钟 内 出现 头痛 ，眩 晕， 半小 时内 可能 出现 昏迷 ，并 有死亡危险
1.28
几分钟内出现昏迷和死亡
8
1 矿井瓦斯基础理论
1. 2 煤层瓦斯生成及分带
1.2.1 瓦斯成因
瓦斯成因
生物化学成气时期
在植物沉积成煤初期的泥炭化过 程中，有机物在隔绝外部氧气进入和 温度不超过65℃的条件下，被厌氧微 生物分解为CH4、CO2和H2O。
瓦斯分子进 入煤体颗粒结 构内部，与煤 体固体分子相 结合。
图例 瓦斯在煤层内存在状态
1 - 游离瓦斯；2 - 吸收瓦斯；3 - 吸着瓦斯
11
1 矿井瓦斯基础理论
1. 4 煤的吸附性质
1.4.1 煤的吸附能力主要影响因素
煤
1 瓦斯压力
在给定温度下，吸附量与瓦斯压力呈双曲线变化。
的
吸
2 气体性质
附
CO2 > CH4 > N2
煤与瓦斯突出
瓦斯喷出
瓦 斯 （ CO2） 喷 出 从煤体或岩体 裂隙、孔洞或炮 眼中大量瓦斯（ CO2） 异 常 涌 出 的 现象。在20m巷道 范围内，涌出瓦 斯 量 ≥1.0m3/min ，且持续时间在 8h以上时，该采 掘区即定为瓦斯 （ CO） 喷 出 危 险 区域。
14
1 矿井瓦斯基础理论
0～20
CH4
% (按体积)
0～10 0～20 20～80 80～100
10
1 矿井瓦斯基础理论
1. 3 煤层瓦斯赋存
1.3.1 瓦斯在煤体内存在状态
1 瓦斯在煤体内存在状态
游离瓦斯
吸附瓦斯
吸着状态
吸收状态
以自由气体 分子存在于煤 体或围岩的较 大裂隙、孔隙 和空洞之中。
在与颗粒固体 在分子之间引力 作用下，被吸着 在煤体孔隙的内 表面上。
狭义 专指甲烷
3
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.2 矿井瓦斯来源
矿井瓦斯来源
煤、岩层 和地下水释放 出来的天然气 。
化学及生 物化学作用产 生的。
如坑木腐 烂、煤氧化的 气态产物。
煤炭生 产过程中产 生的。
如井下 作、比人员 呼吸、火药 爆破、充电 等。
4
1 矿井瓦斯基础理论
1. 2 煤层瓦斯生成及分带
1.2.2 煤层瓦斯垂向分带各带气体组分
带 名 （从上到下）
气 带 成 因
CO2-N2 N2
N2-CH4 CH4
空气～生化成因 空气成因 变质成因 变质成因CO2% (按体积) 20～80
0～20 0～20 0～10
N2
% (按体积) 20～80 80～100 20～80
能 力
3 温度
温度每升高1度，吸附瓦斯的能力要降低8%。
主
要 影
4 变质程度
变质程度和孔隙结构和比表面积及化学成份有关，呈 马鞍型变化。
响 因 素
5 煤中水分
艾琴格尔经验公式：
XW
1 1 0.31M ad
Xd
式中：Xw——湿煤的瓦斯吸附量，m3/t；Xd——干煤的瓦 斯吸附量，m3/t；Mad——煤中水分含量，%。
量 主
煤层赋存条件
同一煤层，瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量随深度加大 而增大；在其它条件相同，同一开采深度上，煤层倾角
要
越小，煤层所含瓦斯越多。
决
定
开放性构造是煤层有利于瓦斯的放散，因此开放性
因
地质构造
构造发育煤层，瓦斯含量就小；封闭性构造，阻断瓦斯
素
放散通道，相应煤层瓦斯含量大。
水文地质条件
地下水交换活跃地区，水能从煤层中带走大量瓦斯
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.3 矿井瓦斯性质
瓦斯性质
可燃性
甲烷 重烃 氢气
爆炸性
甲烷 氢气
室息性
甲烷 二氧化碳
氮气
有毒性
一氧化碳 硫化氢
二氧化硫 二氧化氮
5
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.4 煤矿常见有害气体最高允许浓度
矿井有害气体最高允许浓度
有害气体总称
一氧化碳 二氧化氮 二氧化硫 硫化氢 氨气
7
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.5 煤矿常见气体危害
一氧化碳中毒症状与浓度的关系
一氧化碳浓度 (体积％)
主要症状
0.02
2—3小时内可能引起轻微头痛
0.08
40分 钟内 出现 头痛 ，眩 晕和 恶心 ，2小 时 内发 生体 温和 血压 下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出现昏迷
0.32
12
1 矿井瓦斯基础理论
1. 4 煤的吸附性质
1.4.2 煤层瓦斯含量主要决定因素
煤的变质程度
煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条 件相同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。
煤
层
围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，
瓦
煤层围岩性质 煤层瓦斯易于逸散。
斯
含
煤层有露头瓦斯易于排放，无露头瓦斯易于保存；对
，从而使煤层瓦斯含量明显减少。
13
1 矿井瓦斯基础理论
1. 5 矿井瓦斯涌出
1.5. 1 矿井瓦斯涌出方式
矿井瓦斯涌出方式
一般涌出
特殊涌出
由采落煤炭和煤层 、岩层的新鲜暴露面， 通过孔隙、裂隙，缓慢 、长时间的涌出。
采掘时，在极短的时间 内，瓦斯由煤体、围岩内突 然、大量的涌出，有时还伴 有煤粉、煤块和岩石等。
矿井瓦斯综合治理
主讲:田坤 能源工程系
陕西能源职业技术学院 2010年2月
1
主要内容
➢ 1 矿井瓦斯基础理论 ➢ 2 矿井瓦斯涌出量预测 ➢ 3 矿井瓦斯爆炸 ➢ 4 煤与瓦斯突出 ➢ 5 煤矿瓦斯抽放
2
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.1 矿井瓦斯概论
矿井瓦斯概念
广义
井下有害气 体的总称
泥炭时期埋深不大，生成的瓦斯 通过渗滤和扩散排放到大气中，因此 ，生物化学作用产生的瓦斯一般不会 保留在煤层内。
煤化变质作用时期
随着煤系地层的沉降及所 处压力和温度的增加，泥炭转 化为褐煤.有机物在高温、高 压作用下，处于变质造气时期 ，挥发分减少，固定碳增加， 生成的气体主要为CH4和CO2。
9
1 矿井瓦斯基础理论