文档介绍：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
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:
、无味、无毒的气体。,。它难溶于水,,甲烷虽无毒,但当浓度很高时会引起窒息。
,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。
,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)<
低瓦斯工区:绝对瓦斯涌出量(Q)≥<3 m3/min
高瓦斯工区:绝对瓦斯涌出量(Q)≥3 m3/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。
2、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=~;
(3)甲烷含量W=~(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%,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)
小孔(平均)
cm3/g
cm3/g
%
cm3/g
%
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0.