1、矿井瓦斯防治技术,知识点,技能点,煤层瓦斯赋存及影响赋存的地质因素煤层瓦斯的运移及瓦斯带的划分影响煤与瓦斯突出的地质因素,能够根据资料分析出影响煤层瓦斯赋存的地质因素能够根据资料确定瓦斯风化带下边界根据资料分析煤层瓦斯流动的规律根据资料分析出影响煤与瓦斯突出的主要地质条件,课题要点,课题一：瓦斯地质基本知识,任务描述,任务分析,煤层瓦斯是地质作用的产物，瓦斯的生成、流动、赋存和富集，与地质条件密切相关。瓦斯地质把瓦斯研究和地质研究密切结合起来，运用地质学的基本原理和方法以及煤矿开采技术理论，研究煤层瓦斯的赋存条件、运移和分布规律以及矿井瓦斯动力现象等，为保障煤矿安全生产提供可靠的防治瓦斯的地质
2、资料。,瓦斯地质基础知识包括：瓦斯的形成与运移、瓦斯赋存的地质条件、煤与瓦斯突出的地质条件、煤与瓦斯危险性区域划分等。具备瓦斯地质基础知识，科学地分析煤层瓦斯赋存条件、影响煤与瓦斯突出因素和煤层突出危险性确定。,工作任务,发展概况,1.瓦斯地质研究发展概况,一.概述,1978年我国召开了煤炭史上第一次“瓦斯地质学术座谈会”，首次提出“瓦斯地质”这一名称，肯定了瓦斯地质研究的理论意义和实践意义。,1983年原煤炭工业部部颁发了“关于加强瓦斯地质工作的通知”。,1985年原煤炭工业部颁布的煤矿安全规程中加入瓦斯地质的工作内容。,1986年中国煤炭学会成立了瓦斯地质专业委员会，瓦斯地质已逐步发展为一
3、门新的边缘学科。,瓦斯地质学,瓦斯的形成和运移,瓦斯赋存的地质条件,煤与瓦斯突出的地质条件,瓦斯危险预测,瓦斯含量预测瓦斯涌出量预测瓦斯突出预测,2.瓦斯地质学主要研究内容,瓦斯的成因,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。,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。,3.瓦斯的生成,煤中
4、孔隙分类,微孔：直径10-5 mm,小孔：直径10-5mm10-4mm,中孔：直径10-4 mm10-3 mm,大孔：直径10-3mm10-1mm,可见孔及裂隙，10-1 mm,二.煤层瓦斯的赋存,1.瓦斯在煤体内赋存状态,渗透容积：小孔至可见孔孔隙体积之和。总孔隙体积：吸附容积和渗透容积之和。,吸附瓦斯,游离瓦斯,吸收状态,吸着状态,1.瓦斯在煤体内赋存状态,2.煤层瓦斯垂向分带各带气体组分,深度,2.煤层瓦斯垂向分带各带气体组分,瓦斯风化带下部边界确定,煤层内的瓦斯压力为0.10.15MPa,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,煤的瓦斯含量达到23 m3/t（烟煤）
5、和57 m3/t（无烟煤）,煤层内的瓦斯组分中甲烷组分含量达到80%（体积比）,氮气二氧化碳带、氮气带、氮气甲烷带统称为瓦斯风化带,3.瓦斯风化带下部边界的确定,煤的变质程度,三.影响瓦斯赋存的地质因素,1.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。,瓦斯生成量,煤的吸附能力,1.煤的变质程度,几种不同的顶板变形,1.煤的变质程度,地质构造,构造组合与瓦斯赋存的关系,断裂构造,褶皱构造,2.地质构造,围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，煤层瓦斯易于逸散,3.煤层的埋藏深度,煤层甲烷含量与深度的关系,3.煤层的埋藏深度,四
6、.煤层瓦斯流动,1.煤层瓦斯流动,煤层瓦斯流动方式,孔隙直径为10-510-4，瓦斯流动表现为自由扩散或慢速的层流渗透,孔隙直径为10-4210-4 cm，瓦斯流动为层流渗透,孔径大于 210-4 cm，瓦斯流动表现为层流渗透或层流与紊流的混合过渡流,孔隙直径小于10-5 cm，瓦斯流动属于分子扩散,孔径小于310-7cm，出现瓦斯表面扩散和固体中的扩散,2.煤层瓦斯流动形态,单向流动,煤层瓦斯沿单一方向流动，流线相互平行,2.煤层瓦斯流动形态,径向流动,等瓦斯压力线为一组同心圆，瓦斯流线沿圆的径向发展,2.煤层瓦斯流动形态,球向流动,等瓦斯压力线为一组同心球状，瓦斯流线沿球的径向发展,2成面
7、后4d,1成面后几小时,3成面后10d,4成面后15d,5面后55d,6成面后150d（稳定）,3.流动的稳定性及影响流动的基本参数,煤层内瓦斯流动的稳定过程就是煤壁瓦斯涌出速率的稳定过程，这一过程受到多种因素的影响，主要有煤层瓦斯压力梯度、煤层的透气性、煤壁外的大气压力等，其中最关键的一个是煤层的透气性。,4.采动影响下邻近煤层瓦斯的流动,1一卸压圈,2一冒落圈,3一开采煤层,4邻近煤层,5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素,地质构造,原因,在轴部地带，上面受到强大的压应力作用，而下面受到深部地层的阻力，是地应力较高的地带。,地质构造,原因,5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素,帚状构造的收敛端
8、常常是应力集中的区域,鱼田堡矿东部边界扭转区突出分布示意图,地质构造,原因,5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素,受到强大扭力的作用，煤层逐渐发生倒转，构造应力高度集中,南桐煤矿一井王家坝向斜西翼转折带突出点分布示意图,地质构造,煤层产状沿走向（或倾向）发生转折、变陡或变缓的地区，是地应力集中的地区,原因,5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素,煤层厚度变化,5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素,煤层厚度变化,5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素,5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素,知识点,技能点,能够通过瓦斯地质图总结出其所涵盖的瓦斯地质内容分析瓦斯地质图能够根据原始资料，绘制简单的瓦斯地质图,课题要
9、点,瓦斯地质图的作用和涵盖的主要内容瓦斯地质图的表示方法瓦斯地质图的类型瓦斯地质图的绘制方法,课题二：瓦斯地质图的认识与绘制,任务描述,任务分析,矿井瓦斯地质图是防治矿井瓦斯的主要技术资料，是煤炭安全管理工程技术人员交流的共同语言；能反映矿井瓦斯涌出规律，预测瓦斯涌出量；划分出不同级别的瓦斯地质单元，预测煤与瓦斯突出危险性；能够系统的集中反映矿井瓦斯地质资料，随时跟踪瓦斯地质信息，综合防治瓦斯灾害。,要掌握煤与瓦斯突出分布的地质规律，编制矿井瓦斯地质图，对煤与瓦斯突出危险性进行预测，划分突出危险性区域，预测瓦斯涌出量，做好“以风定产”，有的放矢的综合防治瓦斯灾害。首先必须具备相关瓦斯地质图知识
10、，具有绘制瓦斯地质图的基础技能。,工作任务,一.瓦斯地质图涵盖的主要内容,地质资料,瓦斯资料,包括煤层露头，煤层底板等高线，褶皱轴，断层，煤层厚度，煤层顶板砂、泥岩分界线，构造煤的类型和厚度分布。,包括动力现象发生点的位置、突出(倾出)煤量和瓦斯涌出量，尤其是采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量和抽放量，准确地计算出各个采、掘工作面每日的绝对瓦斯涌出量点值。,煤层底板等高线,工程揭露的轴线、分界线,构造煤厚度,所有工程揭露的断层和褶皱轴线、煤层顶板砂泥岩分界线，瓦斯地质图中用一定颜色和型号的线条表示。,选一些能反映构造煤厚度分布特征的点，在瓦斯地质图中用一定颜色、高度和宽度的小柱状来表示。,在瓦斯地
11、质图中用细实线表示，等高线可适当加密。采掘揭露后，要对等高线进行修正。,地质内容,二.瓦斯地质图的表示方法,二.瓦斯地质图的表示方法,瓦斯涌出量区划,绝对瓦斯涌出量等值线和相对瓦斯涌出量等值线,绝对瓦斯涌出量点,各自分为实测线和预测线两部分，在图中绝对和相对瓦斯涌出量等值线用不同颜色来区分，实测线和预测线用同颜色实线和虚线来区分。,在瓦斯地质图中回采工作面相对瓦斯涌出量点用不同颜色的图块来区分和表示，在图块旁边辅以一定文本，来反映不同的瓦斯参数。,根据矿井瓦斯涌出特征，在瓦斯地质图中将瓦斯涌出划分为不同的区域，并用不同的颜色来填充不同的区域以区分瓦斯涌出量的不同级别。,瓦斯突出点和瓦斯突出区划
12、,瓦斯突出点分别用一定颜色、大小圆点来表示突出的分布特征；瓦斯突出区划用不同的颜色填充突出预测危险区和威胁区来加以表示和区分。,瓦斯含量和瓦斯压力测点,在瓦斯地质图中用不同的颜色和形状的点来表示。,瓦斯内容,三.瓦斯地质图的类型,瓦斯地质综合柱状图,煤系综合柱状图或地层柱状图的基础上，迭加后编制而成的,反映某一块段、某一井田或矿区的煤系瓦斯地质概况,瓦斯地质剖面图,三.瓦斯地质图的类型,三.瓦斯地质图的类型,首先要定性分析与瓦斯赋存的突出分布有关的各项地质因素，再认真从诸项地质因素中筛选出起主导作用的因素，并在图上给予重点表示。,瓦斯地质编图原则上采用地质编图的基本原理和方法，但要将瓦斯资料和地质资料有机地结合在一起。,四.瓦斯参量等值线的绘制方法,三角网又分为规则和不规则三角网两种,经典插值方法的延伸，特点是引入了对事物不确定性的考虑,是一种构成插值表面像一个线型弹性薄板，尽可能与原始数据点吻合的最平滑的曲面,是一种趋势面拟合方法，是用一定的函数所代表的空间曲面来模拟目标参量的变化趋势,克里格插值法,最小曲率插值法,多项式回归法,三角形线性插值法,C,H,H,H,H,
