瓦斯地质学复习资料

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1、第一章绪论1．瓦斯地质学研究的对象？瓦斯地质学是应用地质学理论和方法，研究煤层瓦斯的赋存、运移和分布规律，矿井瓦斯涌出和煤与瓦斯突出的地质条件及其预测方法，直接应用于资源、环境和煤矿安全生产的一门新的边缘学科。2.瓦斯地质学研究的内容是什么？瓦斯的形成:从地质角度认识煤层瓦斯的成因和形成机制，并把瓦斯的形成与成煤过程、成煤物质联系起来研究。瓦斯赋存的地质条件：着重研究影响瓦斯运移、排放和保存的地质条件，特别是研究瓦斯富集的地质条件，以便掌握瓦斯赋存和分布规律，为瓦斯预测提供依据。煤与瓦斯突出的地质条件：着重研究瓦斯突出发生的地质条件，为瓦斯突出预测预报提供依据。瓦斯危险性预测：主要包括

2、瓦斯含量预测、瓦斯涌出量预测和瓦斯突出预测三个方面。第二章瓦斯地质基础1.什么是瓦斯？瓦斯的主要成分是什么？矿井瓦斯是指从煤层及煤层围岩中涌出的，以及在煤矿生产过程中产生的各种气体的统称。广义：煤矿井下有毒气体的总称。狭义：甲烷其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体、氢（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等。2.矿井瓦斯来源于哪几个方面？煤（岩）层和地下水释放出来的、化学及生物化学释放出来的、煤炭生产过程中产生的3.瓦斯的物理性质有哪些？爆炸范围是多少？物理性质:无色、无味、无嗅、可燃烧、窒息、有毒性

3、、微溶于水；密度：0.7168kg/m。水中溶解度：55.61l/m3(0℃，0.1MPa)、33.10l/m3(20℃，0.1MPa)；爆炸范围：5%-16%(体积百分比)4．瓦斯的危害和用途有哪些？危害：1.可造成瓦斯窒息事故(>43%呼吸短促，>57%即刻昏迷)2.可酿成瓦斯燃烧事故(<5%或>16%存在火源)3.引起瓦斯爆炸事故(5%-16%存在火源)4.产生煤与瓦斯突出事故用途：1.用城镇煤气2.用作锅炉和窑炉燃料3.瓦斯发电4.作为机动车燃料5.用作化工原料和化工产品5．瓦斯是如何形成的？1、生物化学成气时期T≤65℃：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

4、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。2、煤化变质作用时期T=50-220℃：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。6．简述瓦斯的垂向分带，各带的瓦斯成份有何不同？瓦斯风化带：CO2-N2N2N2-CH4CH4带　名　　　　气　带成　因CO2N2CH4（从上到下）%%%(按体积)(按体积)(按体积）CO2-N2空气～生化成

5、因20～8020～800～10N2空气成因0～2080～1000～20N2-CH4变质成因0～2020～8020～80CH4变质成因0～100～2080～1007.瓦斯风化带的界限是如何确定的？影响瓦斯风化带深度有哪些因素？1)煤层中所含瓦斯的CH4成份达80%；2)煤层瓦斯压力为0.1-0.15MPa；3)在相同条件下(M和T)，与煤层瓦斯压力相当的瓦斯含量；气煤X=1.5-2.0m3/t.r；肥煤与瘦煤X=2.0-2.5m3/t.r；瘦煤X=2.5-3.0m3/t.r；贫煤X=3.0-4.0m3/t.r；无烟煤X=5.0-7.0m3/t.r，相对瓦斯涌出量q=2-3m3/t；4)矿

6、井相对瓦斯涌出量为2m3/t；影响因素：煤层赋存地质条件(围岩性质、煤层有无露头、断层发育、煤层倾角、地下水活动等)。8.瓦斯在煤体中赋存形式有哪几种？吸附瓦斯游离瓦斯压力↓温度↑压力↑温度↓游离瓦斯10-20%（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。）吸附瓦斯80-90%（1、吸着状态：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。2、吸收状态：瓦斯分子进入煤体颗粒结构内部，与煤体固体分子相结合。）9.什么是瓦斯吸附？什么是瓦斯解吸？(2)外界压力、温度变化，原平衡破坏；(3)这种瓦斯由吸附状态转化为游离状态的现象，称为解吸；10.煤的等温吸附曲线

7、？影响煤体瓦斯吸附能力的主要因素有哪些？1916年郎格缪尔导出单分子层吸附状态方程--郎格缪尔方程：X=abP/（1+bP)式中：X——给定温度下，瓦斯压力为p时单位质量固体(纯煤除水份和灰份)表面吸附的气体体积，m3/t或m3/m3；dadXMXw31.011+=　　p——煤层平衡的瓦斯压力，MPa；　　a——吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，m3/t；　　b——吸附常数，MPa-1。主要因素:1瓦斯压力2气体性质（CO2>CH4>N2）3