瓦斯覆存、瓦斯基本參數(shù)及涌出量預(yù)測(cè)資料

瓦斯覆存、瓦斯基本參數(shù)及瓦斯涌出量預(yù)料淮北礦業(yè)集團(tuán)瓦斯治理培訓(xùn)中國(guó)礦業(yè)高校煤礦瓦斯治理國(guó)家工程探討中心程遠(yuǎn)平教授目錄一、瓦斯賦存一般規(guī)律二、瓦斯基本參數(shù)及測(cè)定方法三、瓦斯涌出量預(yù)料方法瓦斯賦存一般規(guī)律

第一部分

礦井瓦斯的概念與性質(zhì)

廣義的礦井瓦斯是指井下有害氣體的總稱(chēng)。一般包括四類(lèi)來(lái)源：第一來(lái)源是在煤層與圍巖內(nèi)覆存并能涌入到礦井的氣體；其次來(lái)源是礦井生產(chǎn)過(guò)程中生成的氣體；第三來(lái)源是井下空氣與煤、巖、礦物、支架和其它材料之間的化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)生成的氣體等；第四來(lái)源是放射性物質(zhì)蛻變過(guò)程生成的地下水放出的放射性惰性氣體氡及惰性氣體氦。在第一來(lái)源中主要是有機(jī)質(zhì)在煤化過(guò)程中生成的并覆存于煤（巖）中的氣體，統(tǒng)稱(chēng)為有機(jī)源氣體，在有火成巖侵入或碳酸鹽受熱分解生產(chǎn)的CO2經(jīng)斷層侵入的煤田，還有無(wú)機(jī)源氣體。礦井瓦斯概念井下常見(jiàn)有害氣體物理性質(zhì)礦井瓦斯的概念與性質(zhì)

礦井瓦斯概念甲烷是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)嗅、可以燃燒和爆炸的氣體。它對(duì)人體的影響同氮相像，可使人窒息。由于甲烷的存在沖淡了空氣中的氧，當(dāng)甲烷濃度為43％時(shí)，空氣中相應(yīng)的氧濃度即降到12％，人感到呼吸特殊急促；當(dāng)甲烷濃度在空氣中達(dá)57％時(shí)，相應(yīng)的氧濃度被沖淡到9％，人即可處于昏迷狀態(tài)，有死亡緊急。甲烷分子直徑0.41nm，其擴(kuò)散速度是空氣的1.34倍，它會(huì)很快的擴(kuò)散到巷道空間。甲烷密度為0.716kg/m3，為空氣密度的0.554倍。礦井瓦斯性質(zhì)礦井瓦斯的概念與性質(zhì)甲烷在巷道斷面內(nèi)的分布取決于該巷有無(wú)瓦斯涌出源。在自然條件下，由于甲烷在空氣中表現(xiàn)強(qiáng)擴(kuò)散性，所以它一經(jīng)與空氣勻整混合，就不會(huì)因其比重輕而上浮、聚積，所以當(dāng)無(wú)瓦斯涌出時(shí)，巷道斷面內(nèi)甲烷的濃度是勻整分布的；當(dāng)有瓦斯涌出時(shí)，甲烷濃度則呈不勻整分布。礦井瓦斯性質(zhì)礦井瓦斯的概念與性質(zhì)煤層瓦斯是腐植型有機(jī)物在成煤的過(guò)程中生產(chǎn)的。煤的原始母質(zhì)——腐植質(zhì)沉積以后，一般閱歷兩個(gè)成氣時(shí)期：從植物遺體到泥炭屬于生物化學(xué)成氣時(shí)期；在地層的高壓高溫作用下從褐煤到煙煤直到無(wú)煙煤屬于煤化變質(zhì)作用成氣時(shí)期。瓦斯生成量的多少主要取決于原始母質(zhì)的組成和煤化作用所處的階段（煤的牌號(hào)）。礦井瓦斯生成礦井瓦斯的生成與組分這個(gè)時(shí)期是從腐植型有機(jī)物積累在沼澤相和三角洲相環(huán)境中起先的，在溫度不超過(guò)65°條件下，腐植體經(jīng)厭氧微生物分解成甲烷和二氧化碳，其模式可用下式來(lái)概括：生物化學(xué)作用成氣時(shí)期微生物（纖維素）（類(lèi)煙煤）礦井瓦斯生成礦井瓦斯的生成與組分在這個(gè)階段生成的泥炭層，埋深淺，上覆蓋層的膠結(jié)固化不好，生成的瓦斯通過(guò)滲濾和擴(kuò)散簡(jiǎn)潔排放到古大氣中去，因此生化作用生成的瓦斯，一般不會(huì)保留在現(xiàn)在煤層內(nèi)。隨著泥炭層的下沉，上覆蓋層越來(lái)越厚，壓力與溫度也隨之增高，生物化學(xué)作用漸漸減弱直至結(jié)束，在較高的壓力與溫度作用下泥炭轉(zhuǎn)化成褐煤。生物化學(xué)作用成氣時(shí)期礦井瓦斯生成礦井瓦斯的生成與組分褐煤層進(jìn)一步沉降，壓力與溫度作用加劇，便進(jìn)入煤化變質(zhì)作用造氣階段。一般在100°及其相應(yīng)的地層壓力下，煤層就會(huì)產(chǎn)生猛烈的熱力變質(zhì)成氣作用。煤的有機(jī)質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單元是帶側(cè)鍵官能團(tuán)并含有雜原子的縮合芳香核體系。在煤化作用過(guò)程中，側(cè)鍵官能團(tuán)因斷裂、分解而削減，芳香核環(huán)數(shù)則不斷增加，芳香核縱向積累加厚，排列漸漸趨于有序化，從而造成有機(jī)質(zhì)一系列物理的和化學(xué)的變更。在芳香核縮合和側(cè)鍵與官能團(tuán)脫落分解過(guò)程中，伴隨有大量烴類(lèi)氣體的產(chǎn)生，其中重要的是甲烷。煤化變質(zhì)作用成氣礦井瓦斯生成礦井瓦斯的生成與組分成煤作用各階段形成甲烷的示意反應(yīng)式可描述如下：煤化變質(zhì)作用成氣

在瓦斯生成的同時(shí)，芳香核進(jìn)一步縮合，碳元素進(jìn)一步集中在碳網(wǎng)中。隨著煤化變質(zhì)作用的加深，基本結(jié)構(gòu)單元中縮聚芳香核的數(shù)目不斷增加，到無(wú)煙煤時(shí)，主要由縮聚芳香核組成。從褐煤到無(wú)煙煤，煤的變質(zhì)程度越高，生成的瓦斯量也越多。礦井瓦斯生成礦井瓦斯的生成與組分礦井瓦斯生成礦井瓦斯的生成與組分煤層瓦斯約有20種組分，包括：甲烷及其同系烴類(lèi)氣體（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等）、二氧化碳、氮、二氧化硫、硫化氫、一氧化碳和稀有氣體（氦、氖、氬、氪、氙）等。其中甲烷及其同系物和二氧化碳是成煤過(guò)程的主要產(chǎn)物。當(dāng)煤層賦存深度大于瓦斯風(fēng)化帶深度時(shí)，煤層瓦斯的主要組分（>80%）是甲烷。礦井瓦斯組分礦井瓦斯的生成與組分煤層烴類(lèi)氣體組分典型氣相色譜圖礦井瓦斯組分礦井瓦斯的生成與組分煤層烴類(lèi)氣體組分質(zhì)譜定性鑒定結(jié)果礦井瓦斯組分礦井瓦斯的生成與組分中國(guó)部分煤礦煤層瓦斯組成測(cè)定結(jié)果礦井瓦斯組分礦井瓦斯的生成與組分外國(guó)煤層瓦斯組分礦井瓦斯組分礦井瓦斯的生成與組分煤中孔隙分類(lèi)如下：微孔——其直徑<10-5mm，它構(gòu)成煤中的吸附容積；小孔——其直徑＝10-5～10-4mm,它構(gòu)成毛細(xì)管凝合和瓦斯擴(kuò)散空間；中孔——其直徑＝10-4～10-3mm，它構(gòu)成緩慢的層流滲透區(qū)間；大孔——其直徑＝10-3～10-1mm，它構(gòu)成猛烈的層流滲透區(qū)間，并確定了具有猛烈破壞結(jié)構(gòu)煤的破壞面。可見(jiàn)孔及裂隙——其直徑>10-1mm，它構(gòu)成層流及紊流混合滲透區(qū)間，并確定了煤的宏觀(guān)（煤和中硬煤）破壞面。煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

煤中孔隙分類(lèi)煤的孔隙率是煤中孔隙總體積與煤的總體積之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。孔隙率的單位有時(shí)用cm3/cm3、m3/m3或cm3/g、m3/t表示。煤的孔隙率通過(guò)實(shí)測(cè)煤的真密度和視密度來(lái)確定，不同單位煤的孔隙率與煤的真、視密度存在如下關(guān)系：煤的孔隙率

煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

確定煤的孔隙率歸結(jié)為測(cè)定煤的真密度和視密度；煤的視密度用壓汞法測(cè)定；煤的真密度用溶液侵潤(rùn)法測(cè)定。煤的孔隙率

煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

壓汞法的原理基于毛細(xì)血管阻力。因?yàn)楣瘜?duì)煤無(wú)潮濕實(shí)力，只有在外部壓力作用下，克服了毛細(xì)管阻力，汞才能進(jìn)入煤的孔隙。由于毛細(xì)管阻力取決于孔隙半徑，因此可以依據(jù)在確定汞壓力下壓入煤中的汞體積，確定出煤中大于某一半徑孔隙的總體積。壓汞法測(cè)定孔隙

煤的孔隙率

煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

孔隙半徑與汞壓力關(guān)系：式中r為煤的孔隙半徑，p為汞壓力。由上式可看出，汞的壓力越大，則汞進(jìn)入的孔徑越小。壓汞法測(cè)定孔隙

煤的孔隙率

煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

煤的比表面積是表征瓦斯突出煤體氣固介質(zhì)物理和化學(xué)吸附實(shí)力的指標(biāo)。在確定的瓦斯壓力條件下，煤的比表面積越大，煤對(duì)瓦斯氣體的吸附實(shí)力越強(qiáng)，但當(dāng)煤中的瓦斯壓力部分解除后，煤的比表面積的大小又干脆影響到煤的解吸瓦斯的實(shí)力。試驗(yàn)證明煤的比表面積與瓦斯解吸的速度和解吸量都存在著明顯的線(xiàn)性關(guān)系。煤的比表面積的增大不僅增加了煤吸附瓦斯和放散瓦斯的實(shí)力，而且也增加了瓦斯突出的緊急性。另外，煤的比表面積對(duì)瓦斯突出強(qiáng)度也有確定的影響。煤的比表面積煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

煤的比表面積與煤體結(jié)構(gòu)關(guān)系煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

煤的比表面積與突出的關(guān)系煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

孔隙率與煤化程度的關(guān)系；孔隙率與煤的破壞程度的關(guān)系；孔隙率與地應(yīng)力的關(guān)系。煤孔裂隙的主要影響因素

煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

從長(zhǎng)焰煤起先，隨著煤化程度的加深（揮發(fā)分減小）煤的總孔隙體積漸漸削減，到焦、瘦煤時(shí)達(dá)到最低值，而后隨煤化程度的加深，總孔隙體積又漸漸增加，至無(wú)煙煤時(shí)達(dá)到最大值。然而，煤中的微孔體積隨著煤化程度的增加是始終增長(zhǎng)的?？紫堵逝c煤化程度的關(guān)系煤孔裂隙的主要影響因素

煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

大孔確定了猛烈地質(zhì)構(gòu)造破壞煤的破壞面，因此煤的破壞越嚴(yán)峻，其滲透容積越高，即孔隙率越大?？紫堵逝c煤的破壞程度的關(guān)系煤孔裂隙的主要影響因素

煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

壓性的地應(yīng)力（壓應(yīng)力）可使?jié)B透容積縮小，壓應(yīng)力越小，滲透容積縮小越多，即孔隙率減小越多；張性地應(yīng)力（張應(yīng)力）可使裂隙張開(kāi)，使?jié)B透容積增大，張應(yīng)力越高，滲透容積增長(zhǎng)越多，即孔隙率增加越多；卸壓（地應(yīng)力減?。┳饔每墒姑海◣r）的滲透容積增大，即孔隙率增高；增壓（地應(yīng)力集中）作用可使煤（巖）受到壓縮，滲透容積削減即孔隙率降低。試驗(yàn)表明地應(yīng)力并不削減煤的吸附體積，或削減得不多（因大孔及可見(jiàn)孔的表面積削減），因此地應(yīng)力對(duì)煤的吸附性影響很小?？紫堵逝c地應(yīng)力的關(guān)系煤孔裂隙的主要影響因素

煤的儲(chǔ)存與輸運(yùn)瓦斯特性

甲烷在煤中呈兩種狀態(tài)存在，在滲透空間內(nèi)的甲烷主要呈自由狀態(tài)，稱(chēng)為自由瓦斯或游離瓦斯，由于甲烷分子的自由熱運(yùn)動(dòng)，顯示出相應(yīng)的瓦斯壓力，這種狀態(tài)的瓦斯聽(tīng)從氣體狀態(tài)方程；另一種在微孔內(nèi)主要呈吸附狀態(tài)存在在微孔表面上和在煤的粒子內(nèi)部占據(jù)著煤分子結(jié)構(gòu)的孔穴或煤分子之間的空間（后兩者中的瓦斯可稱(chēng)為固溶體，包括在吸附狀態(tài)中）。煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)

甲烷位置甲烷存在形式甲烷體積％裂隙和大孔游離5～12塊間間隙吸附8～12側(cè)基的分子間空間吸附（固溶體）75～80徽晶芳基層的缺陷替代式固溶體1～5芳族碳的徽晶中填隙式固溶體5～12在采深300—1200m中等變質(zhì)煤中甲烷存在狀態(tài)分布狀況表明在現(xiàn)今采深下，游離瓦斯僅占5～12％，其余為吸附瓦斯。煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)

煤中的各組分是處于氣態(tài)或是液態(tài)取決于煤層溫度與瓦斯壓力，在目前開(kāi)采深度與煤層瓦斯壓力下，乙烷是氣態(tài)，其它重烷是液態(tài)；煤層中瓦斯除吸附和游離狀態(tài)以外，還有可能以瓦斯水化物晶體形式存在。其結(jié)構(gòu)形式為xM·yH2O，其中M代表烴。瓦斯水化物組成見(jiàn)下表。瓦斯種類(lèi)CH4C2H6C3H6異丁烷CO2組成比M：H2O8:463:231:171:178:46分子直徑（nm）0.410.550.650.650.47煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)

當(dāng)煤層具有露頭或在沖積層之下有含煤盆地時(shí)，在煤層內(nèi)存在兩個(gè)不同方向的氣體運(yùn)移，即煤層生成的瓦斯由深部向上運(yùn)移；而地面空氣、表土中的生物化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)生成的氣體向煤層深部滲流擴(kuò)散，從而使覆存在煤層內(nèi)的瓦斯表現(xiàn)出垂向分帶特征。煤層瓦斯沿垂向一般可分為兩個(gè)帶：瓦斯風(fēng)化帶與甲烷帶。煤層瓦斯垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶瓦斯風(fēng)化帶是CO2－N2、N2與N2－CH4三個(gè)帶的統(tǒng)稱(chēng)，各帶不僅瓦斯組分不同而且瓦斯含量也不相同。瓦斯風(fēng)化帶煤層瓦斯垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶煤層瓦斯垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶煤層瓦斯垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶

甲烷及重?zé)N濃度之和＝80％（按體積）；瓦斯壓力P＝0.1～0.15MPa；相對(duì)瓦斯涌出量qCH4＝2～3m3/t煤；煤層瓦斯含量x＝1.0～1.5m3/t可燃物（長(zhǎng)焰煤）

x＝1.5～2.0m3/t可燃物（氣煤）

x＝2.0～2.5m3/t可燃物（肥、焦煤）

x＝2.5～3.0m3/t可燃物（瘦煤）

x＝3.0～4.0m3/t可燃物（貧煤）

x＝5.0～7.0m3/t可燃物（無(wú)焰煤）瓦斯風(fēng)化帶的下部邊界可按下列條件確定：煤層瓦斯垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶位于瓦斯風(fēng)化帶下邊界以下的屬于甲烷帶，煤層的瓦斯壓力、瓦斯含量隨埋藏深度的增加呈有規(guī)律的增長(zhǎng)。增長(zhǎng)的梯度，在不同煤質(zhì)（煤化程度）、不同地質(zhì)構(gòu)造與賦存條件有所不同。為便于突出煤層管理，可將甲烷帶劃分為無(wú)突出緊急區(qū)、突出威逼區(qū)和突出緊急性區(qū)。瓦斯甲烷帶煤層瓦斯垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶煤層瓦斯垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶祁南82采區(qū)實(shí)例煤層瓦斯垂向分帶煤層瓦斯賦存狀態(tài)及其垂向分帶祁南82采區(qū)實(shí)例由于氣體分子與固體表面分子之間的相互作用，氣體分子短暫停留在固體表面上的現(xiàn)象稱(chēng)為氣體分子在固體表面上的吸附。具有較大表面積的煤是一種自然的吸附劑，具有良好的吸附性能。煤對(duì)瓦斯的吸附屬于物理吸附，即瓦斯分子煤分子之間的作用力是剩余的表面自由力（范德華引力）。在確定條件下，瓦斯還可以從煤中解吸出來(lái)，吸附與解吸是可逆的。煤的吸附性能

煤的吸附概念煤的吸附性通常用煤的吸附等溫線(xiàn)表示。吸附等溫線(xiàn)是指在某一固定溫度下，煤的吸附瓦斯量隨瓦斯壓力變更的曲線(xiàn)。國(guó)內(nèi)外大量試驗(yàn)表明，煤吸附瓦斯時(shí)，吸附等溫線(xiàn)符合朗格繆爾方程式：朗格繆爾方程

煤的吸附性能

不同煤層的瓦斯吸附等溫線(xiàn)

隨著瓦斯壓力的上升，煤吸附的瓦斯量增大，但增長(zhǎng)率漸漸變??；當(dāng)瓦斯壓力無(wú)限增大時(shí)，煤的吸附瓦斯量趨于某一極限值。朗格繆爾方程

煤的吸附性能

不同煤層的吸附常數(shù)（a值）

朗格繆爾方程

煤的吸附性能

不同煤層的吸附常數(shù)（b值）

朗格繆爾方程

煤的吸附性能

在給定溫度下，吸附瓦斯含量與瓦斯壓力的關(guān)系呈雙曲線(xiàn)變更。瓦斯壓力的影響煤的吸附性能

吸附含量的主要影響因素

溫度每上升1℃，吸附瓦斯的實(shí)力降低約8％。溫度的影響

煤的吸附性能

吸附含量的主要影響因素

對(duì)于指定的煤，在給定的溫度與瓦斯壓力下，CO2的吸附量比CH4高，而CH4的吸附量又比N2高。氣體特性的影響

煤的吸附性能

吸附含量的主要影響因素

水分的增加使煤的吸附實(shí)力降低，可用艾琴格爾閱歷式來(lái)確定：水分的影響

煤的吸附性能

吸附含量的主要影響因素

煤的煤化程度反映其比表面積大小與化學(xué)組成，一般講，從揮發(fā)分為20～26％之間的煤到無(wú)煙煤，相應(yīng)的吸附量呈快速的增長(zhǎng)。煤變質(zhì)程度的影響

煤的吸附性能

吸附含量的主要影響因素

瓦斯基本參數(shù)

其次部分煤層瓦斯壓力；煤層瓦斯含量；煤層透氣性系數(shù)；鉆屑解吸指標(biāo)（Δh2和K1）煤層瓦斯基本參數(shù)煤層瓦斯壓力是指煤層孔隙中所含游離瓦斯呈現(xiàn)的壓力，即瓦斯作用于孔隙壁的壓力。煤層瓦斯壓力是確定煤層瓦斯含量多少、瓦斯流淌動(dòng)力凹凸以及瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象的潛能大小的基本參數(shù)，在探討與評(píng)價(jià)瓦斯儲(chǔ)量、瓦斯涌出量、瓦斯流量、瓦斯抽采與瓦斯突出問(wèn)題中，駕馭精確牢靠的瓦斯壓力數(shù)據(jù)最為重要。煤層瓦斯壓力煤層瓦斯壓力的概念

在甲烷帶內(nèi)，煤層的瓦斯壓力隨深度的增加而增加，多數(shù)煤層呈線(xiàn)性增加，瓦斯壓力梯度隨地質(zhì)條件而異，在地質(zhì)條件相近的塊段內(nèi)相同深度的同一煤層具有大體相同的瓦斯壓力。煤層瓦斯壓力的分布規(guī)律煤層瓦斯壓力可以按下面的公式預(yù)料深部煤層的瓦斯壓力：C瓦斯壓力梯度的變更范圍為0.007～0.012MPa/m，近似于靜水壓力值。煤層瓦斯壓力的分布規(guī)律煤層瓦斯壓力(600，3.5)(520，1.8)(470，0.98)瓦斯壓力梯度線(xiàn)的選擇煤層瓦斯壓力的分布規(guī)律煤層瓦斯壓力填料封孔法；封孔器封孔；煤層瓦斯壓力測(cè)定方法煤層瓦斯壓力填料封孔法封孔材料包括：粘土和水泥砂漿煤層瓦斯壓力測(cè)定方法煤層瓦斯壓力封孔器封孔法煤層瓦斯壓力測(cè)定方法煤層瓦斯壓力煤層的瓦斯含量是指每噸煤或每立方米煤體中所含的瓦斯量，瓦斯在煤體中呈兩種狀態(tài)存在，在滲透空間內(nèi)的甲烷主要呈自由氣態(tài)，稱(chēng)為游離瓦斯；另一種在微孔內(nèi)主要呈吸附狀態(tài)存在在微孔表面上和在煤的粒子內(nèi)部占據(jù)著煤分子結(jié)構(gòu)的孔穴或煤分子之間的空間。煤層瓦斯含量就是吸附和游離兩種狀態(tài)瓦斯量的總和。在煤的瓦斯含量中，一般吸附瓦斯占80%～90%以上。煤層瓦斯含量煤層瓦斯含量的概念

煤的游離瓦斯含量按氣體狀態(tài)方程計(jì)算：游離瓦斯量的計(jì)算煤層瓦斯含量煤的吸附瓦斯含量按朗繆爾方程計(jì)算并應(yīng)考慮煤中水分、可燃物百分比、溫度的影響系數(shù)，見(jiàn)下式：煤的吸附瓦斯量的計(jì)算煤層瓦斯含量煤的瓦斯含量等于游離瓦斯含量與吸附瓦斯含量之和。煤的瓦斯含量計(jì)算式中X為煤的自然瓦斯含量m3/t，其它符號(hào)意義同前。煤層瓦斯含量煤的殘存瓦斯含量煤層瓦斯含量當(dāng)深度不太大時(shí)，煤層瓦斯含量隨埋深成線(xiàn)性增加，當(dāng)深度很大時(shí)，煤層瓦斯含量趨于常數(shù)或事實(shí)上已是常數(shù)。煤層瓦斯含量的影響因素煤層的埋藏深度煤層瓦斯含量一般狀況下，煤層及圍巖透氣性越大，瓦斯越易流失，瓦斯含量越?。环粗?，瓦斯易于保存，煤層的瓦斯含量大，比如孔隙與裂隙發(fā)育的砂巖、礫巖和灰?guī)r的透氣性特殊大，它比致密而裂隙不發(fā)育的巖石的透氣系數(shù)高百萬(wàn)倍，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年頭中，會(huì)排放大量的瓦斯。煤層和圍巖的透氣性煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量在同一埋深下，煤層傾角越小，煤層瓦斯含量越高。例如芙蓉煤礦北翼煤層傾角陡（40～80°），相對(duì)瓦斯涌出量約20m3/t，無(wú)瓦斯突出現(xiàn)象；而南翼煤層傾角緩（6～12°）相對(duì)瓦斯涌出量達(dá)150m3/t，而且發(fā)生了煤與瓦斯突出。煤層傾角煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量煤層露頭是瓦斯向地面排放的出口，露頭存在時(shí)間越長(zhǎng)，瓦斯排放越多；反之，地表無(wú)露頭的煤層，瓦斯含量越高。例如中梁山煤田，煤層無(wú)露頭，而且為背斜構(gòu)造，所以煤層瓦斯含量大。煤層露頭煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量煤系地層為沉積地層，各種巖石的透氣性有很大差別，在地層與地質(zhì)構(gòu)造的共同作用下，可能形成封閉型地質(zhì)構(gòu)造或開(kāi)放型地質(zhì)構(gòu)造。封閉型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯儲(chǔ)存，開(kāi)放型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯排放。地質(zhì)構(gòu)造煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量閉合而完整的背斜或穹窿又覆蓋有不透氣的地層是良好的儲(chǔ)存瓦斯構(gòu)造，其軸部煤層內(nèi)往往積存高壓瓦斯，形成“氣頂”。在傾伏背斜的軸部，瓦斯?jié)舛韧ǔＲ哺哂谝聿俊５钱?dāng)背斜軸頂部因張力形成連通地表的裂隙時(shí)，瓦斯易于流失，軸部瓦斯含量反而低于翼部。向斜構(gòu)造存在兩種狀況:一種狀況下，因軸部受到強(qiáng)力擠壓，透氣性差，使軸部的瓦斯含量高于翼部:另一種狀況下，由于向斜軸部瓦斯補(bǔ)給區(qū)域縮小，當(dāng)軸部裂隙發(fā)育，透氣性好時(shí)，有利于瓦斯流失，開(kāi)采至向斜軸部時(shí)，相對(duì)瓦斯涌出量反而削減。受構(gòu)造影響形成局部變厚的大煤包時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)瓦斯含量增高的現(xiàn)象。這是因?yàn)槊喊跇?gòu)造應(yīng)力作用下，四周煤層被壓薄，上下透氣性差的巖層形成對(duì)大煤包的封閉條件。地質(zhì)構(gòu)造（褶曲構(gòu)造）煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量斷層對(duì)瓦斯含量的影響，一方面要看斷層的封閉性，另一方面要看與煤層接觸的對(duì)盤(pán)巖層的透氣性。開(kāi)放性斷層(張性、張扭性、導(dǎo)水性)不論是否與地表干脆相通，都會(huì)引起旁邊煤層瓦斯含量的降低；封閉性斷層〔壓性、壓扭性、不導(dǎo)水性〕與煤層接觸的對(duì)盤(pán)巖層透氣性差時(shí)，可以阻擋瓦斯的排放，可能形成高瓦斯區(qū)域。地質(zhì)構(gòu)造（斷層）煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量煤是自然吸附體，煤層的煤化程度越高，其存貯瓦斯的實(shí)力越強(qiáng)。在甲烷帶內(nèi)，在其它因素相同條件下，煤化程度不同的煤，其瓦斯含量不僅不同，而且隨深度增加其瓦斯含量增加也不同；對(duì)于高變質(zhì)無(wú)煙煤（揮發(fā)分低于120mL/g）其瓦斯含量不聽(tīng)從上述規(guī)律。這是因?yàn)檫@種煤的結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變更，其瓦斯含量很低，而且與埋深無(wú)關(guān)，例如湖南煤田礦區(qū)的文化村礦，煤變質(zhì)已接近石墨（揮發(fā)分僅3.14%）,煤層瓦斯含量很低。煤化程度煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量礦區(qū)煤牌號(hào)揮發(fā)份含量（%）煤的平均瓦斯含量(m3/t)低變質(zhì)階段庫(kù)茲巴斯佩丘爾頓巴斯長(zhǎng)焰煤、氣煤長(zhǎng)焰煤、氣煤長(zhǎng)焰煤、氣煤≥35～16≥35～37≥35～378～1210～158～12中變質(zhì)階段庫(kù)茲巴斯佩丘爾頓巴斯卡拉甘達(dá)氣肥煤、肥煤、焦肥煤焦煤肥煤微粘結(jié)煤35～1635～1635～1635～1616～2123～2814～1818～23高變質(zhì)階段庫(kù)茲巴斯佩丘爾頓巴斯貧煤無(wú)煙煤貧煤、無(wú)煙煤≤15～17≤15～17≤15～1720～3020～3020～40不同變質(zhì)程度煤的原始瓦斯含量煤化程度煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量從植物的積累到煤炭的形成，閱歷了長(zhǎng)期而困難的變更，這些變更對(duì)煤中瓦斯的生成和排放都起著重要的作用。成煤以后地殼的上升將使剝蝕作用加強(qiáng)，從而給煤層瓦斯向地表運(yùn)移供應(yīng)了條件;當(dāng)成煤后地表下沉?xí)r，煤層被新的覆蓋物所覆蓋，從而減緩了瓦斯向地表的逸散。從沉積環(huán)境上看，海陸交替相含煤系，聚煤古地理環(huán)境屬于濱海平原，往往巖性與巖相在橫向上比較穩(wěn)定，沉積物粒度細(xì)，煤層地層透氣性差，這種煤層瓦斯含量有可能很高。反之，陸相沉積、內(nèi)陸環(huán)境、橫向巖性巖相變更大覆蓋層多為粗粒破屑巖，不利于瓦斯封存，煤層的瓦斯含量一般都較低。地層的地質(zhì)史煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量地下水與瓦斯共存于含煤系與圍巖之中，其運(yùn)移和賦存都與煤層和巖層的孔隙、裂隙通道有關(guān)。由于地下水的運(yùn)移，一方面驅(qū)動(dòng)著裂隙和孔隙中的瓦斯運(yùn)移，另一方面又帶動(dòng)了溶解于水中的瓦斯一起流淌，因此地下水的活動(dòng)有利于瓦斯的排放；同時(shí)，水被吸附在裂隙和孔隙的表面后還降低了煤對(duì)瓦斯的吸附實(shí)力，并增大了瓦斯排放實(shí)力；地下水和瓦斯占有的空間量是互補(bǔ)的，很多礦井所謂“水大瓦斯小、水小瓦斯大”就是這個(gè)道理。水文地質(zhì)條件煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量采動(dòng)卸壓影響在煤層群開(kāi)采時(shí)，開(kāi)采其中的一層煤后，引起煤層頂?shù)装鍘r層的移動(dòng)、變形，形成裂隙，使處于頂?shù)装鍘r層中的鄰近煤層產(chǎn)生膨脹卸壓作用，煤層透氣性增加，煤層瓦斯通過(guò)層間裂隙排放或特地的抽采鉆孔抽采出來(lái)，煤層瓦斯含量得以降低，煤層的突出緊急性消退。煤層瓦斯含量的影響因素煤層瓦斯含量煤是一種孔隙－裂隙結(jié)構(gòu)體，不同的煤其孔隙和裂隙尺寸、結(jié)構(gòu)形式以及發(fā)育程度均有很大的差別。氣體或液體在確定的壓力梯度下能在煤體內(nèi)流淌，即表明煤具有滲透性能。一般巖體中的滲透性由滲透率k來(lái)表征，為便于探討煤層中瓦斯的滲流規(guī)律，瓦斯在煤層中的滲透性由煤層透氣性系數(shù)λ來(lái)表征。煤層透氣性系數(shù)與滲透率的關(guān)系式為：煤層透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù)概念式中：μ為動(dòng)力粘度，Pa·s；p0為單位大氣壓力，MPa。煤層透氣性系數(shù)是煤層瓦斯流淌難易程度的標(biāo)記，是煤層瓦斯抽放的一個(gè)重要指標(biāo)。煤層透氣系數(shù)的物理意義是：在1m3煤體的兩側(cè)，當(dāng)其壓力的平方差為0.01MPa2時(shí)，通過(guò)1m2煤面，每日流過(guò)的瓦斯量；透氣性系數(shù)單位為m2/（MPa2·d）。煤層透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù)概念地應(yīng)力對(duì)煤層透氣性的影響地應(yīng)力越大，煤層滲透性越低；在煤層卸壓區(qū)域內(nèi)透氣性增加，在集中應(yīng)力帶內(nèi)透氣性降低。煤層透氣性系數(shù)不同吸附氣體對(duì)煤層透氣性的影響1為N2，2為CH4，3為CO2對(duì)同一煤樣，在相同的條件下，煤吸附氣體所呈現(xiàn)的吸附性越強(qiáng)，煤樣滲透率越低；而且隨著孔隙壓力的增大，這種關(guān)系越加明顯。煤層透氣性系數(shù)瓦斯壓力對(duì)煤層透氣性的影響孔隙壓力p與煤樣滲透率K之間的關(guān)系呈“V”形煤層透氣性系數(shù)突出煤層對(duì)煤層透氣性的影響突出煤層的滲透率小于非突出煤的滲透率，即在同樣的條件下，煤樣的滲透率隨突出的嚴(yán)峻性的增加而降低。煤層透氣性系數(shù)測(cè)定煤層透氣性系數(shù)在我國(guó)廣泛接受中國(guó)礦業(yè)高校的方法，這一方法是在煤層瓦斯向鉆孔流淌的狀態(tài)屬?gòu)较虿环€(wěn)定流淌的基礎(chǔ)上建立的。測(cè)定分以下幾步：打鉆測(cè)定煤層瓦斯壓力；測(cè)定鉆孔瓦斯流量；計(jì)算煤的瓦斯含量系數(shù)；計(jì)算煤層透氣性系數(shù)。煤層透氣性系數(shù)測(cè)定方法煤層透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù)測(cè)定方法煤層透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù)測(cè)定方法煤層透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù)測(cè)定方法煤層透氣性系數(shù)我國(guó)部分礦井煤層透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù)K1的物理意義是：煤樣自煤體脫落暴露于大氣之中解吸第一分鐘內(nèi)，每克煤樣的瓦斯解吸總量，