瓦斯隧道施工监理培训材料

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1、天坪寨瓦斯隧道施工监理培训材料四川公路工程咨询监理公司达万高速公路DWJ1总监办二0一0年十月六日12天坪寨瓦斯隧道施工监理培训材料一、瓦斯的定义、成分瓦斯是矿井开采过程中，涌入采掘空间的有毒有害气体的总称，由于其主要成分是甲烷(CH4),所以在煤矿中通常把甲烷叫瓦斯。其基本特征：1.甲烷是一种无色、无味、无毒的气体。比重为0.554，在矿井标准条件下重0.716kg/m3。它难溶于水，扩散性较空气高1.6倍，甲烷虽无毒，但当浓度很高时会引起窒息。2.甲烷不助燃，但在空气中具有一定浓度(5～16%)，并遇到高温(650～750℃)时能引起爆炸。3.根据相对瓦斯涌出量和瓦

2、斯涌出形式，矿井瓦斯等级划分为：a)低甲烷矿井，10m3/t及其以下；b)高甲烷矿井，10m3/t以上；c)煤及甲烷突出矿井。二、瓦斯隧道的定义、分类一座隧道只要在勘测阶段或施工过程中有一个煤（岩）层发现瓦斯，该隧道为瓦斯隧道。瓦斯隧道施工工区分为瓦斯工区和非瓦斯工区，其中瓦斯工区分为微瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、瓦斯突出工区四种；瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定。天坪寨隧道为低瓦斯隧道。公路瓦斯隧道绝对瓦斯涌出量判定指标：微瓦斯工区：绝对瓦斯涌出量（Q）＜0.3m3/min低瓦斯工区：绝对瓦斯涌出量（Q）≥0.3m3/min＜3m3/min12高瓦斯工

3、区：绝对瓦斯涌出量（Q）≥3m3/min三、瓦斯的生成及分带形式：瓦斯是植物残骸在成煤过程中伴生的产物，成煤过程可以分为两个阶段：第一阶段——硬结成岩阶段。植物的有机物质经积聚、分解形成泥煤及褐煤，同时生成甲烷，大都放散于大气之中。第二阶段——变质或炭化阶段。在地层中温度、压力的作用下,由泥煤、褐煤不断转化为烟煤、无烟煤，此时煤中挥发分减少，固定碳增加。挥发份在变质过程中转化为甲烷，部分瓦斯向大气涌出，部分保留在岩石和吸附在煤上，还有部分溶解在水中。根据前苏联的研究资料表明，在褐煤变质成各种牌号煤形成的甲烷量分别为：长焰煤30～40m3/t；肥煤70～80m3/t；瘦煤

4、120～150m3/t，半无烟煤200m3/t。除煤变质生成的瓦斯外，还可能有其它来源的自然瓦斯，如：1、生物化学来源的瓦斯，是在成煤的初始阶段形成的，此时有机物发生分解，在有足够的氧进入生物化学反应时，便形成含氧的瓦斯：CO2、硫的氧化物和N2。随着供氧减少和微生物环境改变，转入嫌氧过程，并放出含氢的瓦斯：CH4、重烃、H2S、NH3、H2和其它气体。随着煤层上方冲积层厚度增加，温度升高，微生物停止活动，不再生成生物化学来源的瓦斯。生物化学来源的瓦斯只有少量的保存在煤中，主要是CO2和CH4。122、空气来源的瓦斯，由于地质构造运动，煤层暴露于地表，CO2、N2和稀有

5、气体渗入煤层中。在这时CO2既可能是生物化学来源的，又可能是化学来源的，因为空气中的氧使煤氧化也能形成CO2。3、放射性分解的瓦斯，在煤层中放射性物质分解形成的气体含有He。煤层中He的含量取决于它的年龄，煤层越老，He含量越高。He实际上不被煤吸附，而处于游离状态下，因此，大部分He已转向地表。4、岩石变质瓦斯，最常见的是碳酸盐岩石加热时涌出的CO2。5、瓦斯四带的划分Ⅰ－二氧化碳带；Ⅱ－氮气带；Ⅲ－氮气－甲烷带；Ⅳ－甲烷带。甲烷带以上的三个带通称之为瓦斯风化带，它的下部边界可以按下列指标确定：(1)甲烷浓度CH4%＝80%；(2)甲烷压力P＝0.1～0.15MPa；

6、(3)甲烷含量W＝1.0～1.5m3/t(长焰煤)；W＝2～3m3/t(气煤)；W＝3～4m3/t(肥、焦煤)；W＝4～6m3/t(瘦煤和无烟煤)。瓦斯存在形态包含在煤层中的瓦斯处在游离状态和吸附状态下，游离瓦斯是指自由充填在煤的孔隙或裂隙中的瓦斯；吸附瓦斯是以单分子薄膜形式凝聚在煤固体物质表面的瓦斯，煤对瓦斯的吸附是物理吸附，是瓦斯分子和碳分子互相吸引的结果。在一定的瓦斯压力和温度下，游离瓦斯与吸附瓦斯处在动平衡状态下。当瓦斯压力小于10MPa时，吸附瓦斯占80～90%12，游离瓦斯占10～20%。各种不同破坏类型煤的孔隙分布破坏类型渗透孔隙容积(平均)中孔(平均)小

7、孔(平均)cm3/gcm3/g%cm3/g%Ⅰ0.012060.0029324.30.0091475.7Ⅱ0.013030.0037528.70.0093071.3Ⅲ0.021530.0098745.80.0116854.2Ⅳ0.031360.0148542.40.0165157.6Ⅴ0.82500.0489059.30.0336090.7煤吸附的瓦斯量不但取决于煤的变质程度，而且取决于瓦斯压力、煤体温度、煤中内在水分及煤的岩相成分。1.煤的瓦斯吸附量随变质程度增高而增大；2.煤吸附瓦斯量随瓦斯压力增高而增大；3.煤吸附瓦斯量随煤的温度增