1388
1584
1421
1495
1739
1200
800
400 57 0 2001年
65
2002年
58
2003年
49
2004年
58
2005年
2001-2005年度特大事故情况
一、概 论
6 5.14 5 4 3
4.94
3.71
百万吨死亡率
3.08
2.836
2 1
0 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年
扩散系数：0.196cm2/s；
水中的溶解度：55.6 l/m3，33.1 l/m3； 空气中的爆炸下限：5%；
发热量：8568大卡/m3
空气中的爆炸上限：15%；
二、煤层瓦斯赋存及其流动
瓦斯的危害
（1）污染环境，加剧大气“温室效应” （2）可造成瓦斯窒息事故
●瓦斯浓度≥43%时（氧浓度≤12%），呼吸短促 ●瓦斯浓度达≥57%时氧浓度≤9%，即刻昏迷
（3）可酿成瓦斯燃烧事故
●瓦斯浓度低于≤5%或≥15%
（4）引起瓦斯爆炸事故
●瓦斯浓度在5～15%
（5）产生煤与瓦斯突出事故
二、煤层瓦斯赋存及其流动
矿井瓦斯来源
矿井瓦斯来源ห้องสมุดไป่ตู้
煤（岩）层和 地下水释放出来的
化学及生物化 学作用产生的
煤炭生产过 程中产生的
二、煤层瓦斯赋存及其流动
瓦斯成因
瓦斯成因
生物化学成气时期
二、煤层瓦斯赋存及其流动
瓦斯的性质
化学式：CH4； 分子量：16.042kg/kmol；
分子直径：0.41×10-9m； 分子体积：22.36m3/kmol
密度：0.7168kg/m3；
对空气的比重：0.5545；
沸点：-161.7℃（0.1MPa下）；
溶点： -182.5℃；
液态密度：415kg/m3 ；
游离瓦斯
吸附 瓦斯
吸着状态 吸收状态
二、煤层瓦斯赋存及其流动
– 标难状态下单位体积或单位质量煤中所含的瓦斯体积， 单位是m3/t或m3/m3，是游离瓦斯和吸附瓦斯的总和。
– 煤层瓦斯含量也可用单位质量纯煤（去掉煤中水分和灰 分）的瓦斯体积表示，单位是m3/t。
– 煤层未受采动影响时的瓦斯含量称为原始（或天然）瓦 斯含量，如煤层受采动影响，已部分排放瓦斯，则剩余 在煤层中的瓦斯量称谓残存瓦斯含量。
瓦斯资源量（1012m3）
17～113 5.66 ～76.4
30 ～35 11.35 ～25
8.5 ～14.16 2.8 ～3 2.8
中国瓦斯资源丰富，排名世界第三
一、概 论
我国煤矿每年向大气 排 放 瓦 斯 194×108m3 ， 约占世界采煤排放瓦斯总 量的三分之一，引起了国 际社会的关注。
一、概 论
下沉带 “下三带”——地鼓裂隙带、底鼓变形带、细微 变形带）
二、煤层瓦斯赋存及其流动
邻近煤层的瓦斯流动 1——卸压圈；2——冒落圈；3——开采煤层；
4——邻近煤层；5——瓦斯流向
二、煤层瓦斯赋存及其流动
目前的研究认为，在回采工作面第一次落顶后，引 起煤层顶板岩层的冒落破裂和变形、在采空区附近会造 成一个卸压困。一般情况下，附近处于冒落区的邻近煤 层有些将会直接向采空区故散瓦斯，而有一些则是通过 裂隙向来空区放散瓦斯。有一些煤层虽然卸压，但未能 立即放出瓦斯．而是过一段时间后，当岩石裂隙发展到 该煤层后，煤体中的瓦斯再通过裂隙向采空区放散。
扩散运动 层流渗透运动
注：目前，一般认为 在裂隙系统中．煤层瓦斯的流动多属于层流运动； 在孔隙结构的微孔中．则是扩散运动。
二、煤层瓦斯赋存及其流动
实际上，在煤层的孔隙——裂隙结构系统 中。孔隙单元的体积是很小的，煤层的裂隙系 统是非常发育的，特别是对于受过强烈搓揉作 用的突出危险煤层更是如此。 因此，瓦斯在煤层的流动主要是以层流运动 为主、扩散运动次之。
– 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。
二、煤层瓦斯赋存及其流动
煤层2种瓦 斯含量
煤层2种瓦斯 含量比例
吸附瓦斯占总含量 80%～90%
游离瓦斯占总含量 10%～20%
二、煤层瓦斯赋存及其流动
– 是研究煤层瓦斯赋存状况的一个主要参数 – 是评价矿井瓦斯资源的重要指标 – 是预测矿井瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出、进行瓦斯
抽放防治的重要依据 – 是指导矿井生产和设计必不可少的资料，它关系到
一系列问题的合理解决：如矿井开拓系统，通风系 统和方式，通风设备采煤方法，主要巷道布置等
二、煤层瓦斯赋存及其流动
• 煤层瓦斯含量-影响因素 – 煤层瓦斯含量的大小，除与生成瓦斯量的多 少有关外，主要取决于煤生成后瓦斯的逸散 和运移条件，以及煤保存瓦斯的能力 – 瓦斯含量大小具有分区、分带特征
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。
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。
一、概 论
国别
美国 俄罗斯 中国 德国 波兰
瓦斯抽放量 瓦斯利用量
（108m3/a) （108m3/a)
207 207
100
7.4 2.85 38.5
6
2.7 45
4
3.75 93.75
2.13 2.1
98.59
利用率 （％）
我国煤矿抽出瓦斯利用量不足一半
二、煤层瓦斯赋存及其流动
瓦斯的定义 广义上：矿井瓦斯是煤矿生产过程 中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主 的各种有害气体的总称。 狭义上：矿井瓦斯单指甲烷，CH4。
2001-2005年度百万吨死亡率情况
1949-2005年度100人以上死亡事故
序号
时间
1 1950.2.27 2 1954.12.6 3 1960.5.9 4 1960.5.14 5 1960.11.28 6 1960.12.15 7 1961.2.15 8 1968.10.24 9 1969.4.4 10 1975.5.11 11 1977.2.24 12 1981.12.24 13 1991.4.21 14 1996.11.27 15 2000.9.27 16 2002.6.20 17 2004.10.22 18 2004.11.28 19 2005.2.14 20 2005.8.7 21 2005.11.27 22 2005.12.7
二、煤层瓦斯赋存及其流动
通常情况下，上部卸压变形区域排放瓦斯的范围是 随时间和空间不断发展．并达到一定程度后将停止；底 板的邻近煤层因上部卸压引起的膨胀变形，亦能造成大 量瓦斯通过裂隙流入来空区，一般认为．底部邻近煤层 向采空区故散瓦斯的距离，主要取决于层间岩石的性质 和细微裂隙发育的程度。
总之。向采空区供给瓦斯的范围，取决于上下左右 区域的采空情况，层间岩石性质和顶板管理的方法．以 及开采空间的形状等。
一、概 论
我国瓦斯抽放矿井（国有）抽放规模及抽放率
瓦斯抽放规模
特大型 大 型 中 型 小 型 小 计 百分数
瓦 >50
3
1
4 3.8
斯 50-40
5
1
4
10 9.6
抽 40-30
3
5
5
1
14 13.5
放 30-20
2
3
18
4
26 25
率 20-10
19
12
35 33.7
％ <10
3
12
15 14.4
矿井瓦斯抽采 理论与技术
主要内容
一、概论 二、煤层瓦斯赋存及其流动 三、煤层瓦斯抽放技术及方法 四、瓦斯抽放参数的测定及计算 五、矿井瓦斯抽放设计及施工 六、矿井瓦斯抽放管理
一、概 论
安全生产 方针
瓦斯治理 十二字方针
安全第一 预防为主
先抽后采 以风定产 监测监控
一、概 论
一、概 论
煤矿数量(个)
二、煤层瓦斯赋存及其流动
成煤过程中瓦斯生成量
煤 阶 褐 煤 长焰煤 气 煤 肥 煤 焦 煤 瘦 煤 贫 煤 无烟煤
生气量 （m3/t）
68 168 212 229 270 287 333 419
阶段生气量 （m3/t）
100 44 17 41 17 46 86
二、煤层瓦斯赋存及其流动
煤层瓦斯 赋存
一、概 论
一、概 论
石油 煤炭 天然气 水电 贮量 3.3Bt 114.5Bt 1.31Tm3 379Gw 占世界贮量比 2.30% 11.60% 0.90% 贮量/产量 20.6 110 55 对比 41 230 61.9
中国富煤缺油，煤炭工业不是夕阳工业
一、概 论
国别
独联体 加拿大 中国 美国 澳大利亚 德国 波兰
一半矿井瓦斯抽放率小于20％
一、概 论
矿区 抚顺 阳泉 松藻 淮南 天府 芙蓉 中梁山 南桐 水城 晋城市 平顶山 焦作 鹤壁
抽放瓦斯量（106m3/a) 113 104 65 45 27.1 27.08 21.89 20.93 20.23 48.12 25.09 13 12.42
瓦斯抽放率(%) 65.9 22.59 39.05 18.23 25.19 24.14 39.81 22.16 16.39 11.51 17.90 14.12 7.57