礦井瓦斯防治技術(shù)

§1—2煤礦瓦斯的生成

煤層瓦斯是腐植型行有機(jī)物在成煤的過程中生成的。煤的原始母質(zhì)一——腐植質(zhì)沉積以后，—船經(jīng)歷兩個成氣時期：從植物遺體到泥炭屬于生物化學(xué)成氣時期；在地層的高壓高溫作用下從褐煤列煙煤直到無煙煤屬于煤化變質(zhì)作成氣時期。瓦派生成量的多少主要取決于原始母質(zhì)的組成煤化作用所處的階段(煤的牌號)。

1．生物化學(xué)成氣時期

這個時期果從腐植型有機(jī)物堆積在沼澤和三角洲相環(huán)境中開始的，在溫度不超過65℃條件下，腐植體經(jīng)厭氧微生物分解成甲烷和二氧化碳，其模式可用下式來概括：在這個階段生成的泥炭層，埋深淺，上覆蓋層的膠結(jié)固化不好，生成的瓦斯通過滲濾和擴(kuò)散容易排放到古大氣中去，因此生化作用生成的瓦斯，一般不會保存在現(xiàn)在煤層內(nèi)。隨著泥炭層的下沉，上覆蓋層越來越厚，壓力與溫度也隨之增高，生物化學(xué)作用逐漸減弱直至結(jié)束，在較高的壓力與溫度作用下泥炭轉(zhuǎn)化成褐煤。2．煤化變質(zhì)作用成氣時期

褐煤層進(jìn)一步沉降，壓力與溫度作用加劇，使進(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，煤層就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱力變質(zhì)成氣作用。在煤化變質(zhì)作用的初期，煤中有機(jī)質(zhì)根本結(jié)構(gòu)單元主要是帶有羥基(一0H)、甲基(一CH3)、羧基(一cOOH)、醚基(一O一)等側(cè)鏈和官能團(tuán)的縮合稠環(huán)方烴體系。煤中的碳素主要集中在稠環(huán)中。稠環(huán)的鍵結(jié)合力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，而側(cè)撻和官能團(tuán)之間及其與稠環(huán)之間的結(jié)合力弱、穩(wěn)定性差。因此，隨著地層下降、溫度增高，側(cè)鏈和官能團(tuán)不斷發(fā)生斷裂與脫落，生成揮發(fā)性氣體，見圖1—1。煤化過程中有機(jī)質(zhì)分解、脫出甲基側(cè)鏈和含氧官能團(tuán)而生成CO2、cH4和HzO是煤成氣形成的根本反響，可以用以下反響式來表達(dá)不同煤化階段的成氣反響從反響式及團(tuán)l—1可以看出，煤化過程中生成的瓦斯以甲烷為主要組分。在瓦斯產(chǎn)出的同時，芳核進(jìn)—步縮合，碳元素進(jìn)一步集中在碳網(wǎng)小。隨著煤化變質(zhì)作用的加深，根本結(jié)構(gòu)單元中縮聚芳核的數(shù)目不斷增加，到無煙煤時．主要由縮聚方法所組成。從褐煤到無用煤，煤的變質(zhì)程度越高，生成的瓦斯量也越多。值得注意的是，各煤化階段生成的氣體組分不僅不同，而且數(shù)量上也有很大變化(見上述反響式)。圖1—2是蘇聯(lián)B．A．索科洛大等人給出的腐植煤在煤化變質(zhì)各階段成氣的一般模式。從中可以看出cH4的生成是個連續(xù)相，即在整個煤化階段的各時期都不斷有cH4生成，只是各階段生成的數(shù)量有較大波功而已。重?zé)N的生成是個不連續(xù)相。這個以人工演化產(chǎn)生為根底的模型與表1—1實(shí)測的結(jié)果在趨勢上是一致的。沒得有機(jī)顯微組分可分為鏡質(zhì)組、悄比組和殼質(zhì)組，這些組分產(chǎn)烴的能力大小次序是殼質(zhì)組＞鏡質(zhì)組＞惰性組，如表1—2所示。表1-3煤的各有機(jī)顯微組分人工熱演化產(chǎn)氣結(jié)果圖1—2腐植煤在煤化作用階段成氣演化圖1—3各煤化階段甲烷生成量曲線的一般模式蘇聯(lián)B．A，烏斯別斯基根據(jù)地球化學(xué)與煤化作用過程反響物與生成物平衡原理，計(jì)算出各煤化階段的煤所生成的甲烷量(見圖1—2)。因?yàn)槟嗵肯蚝置哼^渡時生成的甲烷(68m3／t)很容易流失掉，所以估算煤層生成甲烷量，一般都以褐煤作為計(jì)算起點(diǎn)。自然界的實(shí)際煤化過程遠(yuǎn)比帶有許多假設(shè)進(jìn)行的理論計(jì)算復(fù)雜，所以這些數(shù)據(jù)是近似值，僅供參考。§1—3

煤層瓦斯賦存當(dāng)煤層只有露頭或在沖積層之下有合煤盆地時，在煤層內(nèi)存在兩個不同方向的氣體運(yùn)移，即煤層生成的瓦斯由深部向上遠(yuǎn)移；而地面空氣、表土中的生物化學(xué)和化學(xué)反響生成的氣體向煤層深部滲透擴(kuò)散，從而使賦存在煤層內(nèi)的瓦斯表現(xiàn)出垂向分帶特征。煤層瓦斯的帶狀分布是煤層瓦斯大量及巷道瓦斯涌出量預(yù)測的根底，也是搞好瓦斯管理的依據(jù)。煤層瓦斯沿垂向一般可分為兩個帶：瓦斯風(fēng)化帶與甲烷帶(見圖1—4)1．瓦斯風(fēng)化帶瓦斯風(fēng)化帶是Ⅰ“CO2一N2〞、Ⅱ“N2〞與Ⅲ“N2一cH4〞帶的統(tǒng)稱，各帶不僅瓦斯組分不同而且瓦斯含量也不同，見表1—3?，F(xiàn)代的瓦斯風(fēng)化帶深度是煤田在長期地質(zhì)進(jìn)程的結(jié)果，是由下述一系列地質(zhì)因素綜合作用所致：剝蝕過程可使瓦斯風(fēng)化帶減少，長期風(fēng)化、自出排放瓦斯時間愈長瓦斯風(fēng)化帶深度增加；地層破壞程度愈高，瓦斯排放的不均勻性和風(fēng)化帶深度就愈大；致密透氣性差的覆蓋層可阻止瓦斯風(fēng)化帶的擴(kuò)大，等等。因此，不同礦區(qū)瓦斯風(fēng)化帶的深度現(xiàn)在較大的范田內(nèi)變化。見表1—4確定瓦斯風(fēng)化帶的深度對預(yù)測瓦斯涌出量、掌握瓦斯賦存與運(yùn)移規(guī)律以及搞好瓦斯管理有實(shí)際意義，在瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)的井、區(qū)為低沼氣井、區(qū)，當(dāng)通風(fēng)不良和停風(fēng)時不但有窒息危險(xiǎn)(CO：、N：)而且也有瓦斯爆炸危險(xiǎn)。

2．甲烷帶位于瓦斯風(fēng)化帶下邊界以下的甲烷帶，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。增長的梯度，在不問煤質(zhì)(煤化程度)、不同地質(zhì)構(gòu)造與賦存條件有所不同。相對瓦斯涌出量也隨開采深度的增加而有規(guī)律地增加。從甲烷帶內(nèi)某一深度起，某些礦井除一般瓦斯涌出外還出現(xiàn)了特殊瓦斯涌出：瓦斯噴出與煤和瓦斯突出。因比在甲烷帶內(nèi)的礦井或區(qū)域，不僅在風(fēng)量缺乏和停風(fēng)時有窒息危險(xiǎn)(CH4)及瓦斯爆炸危險(xiǎn)，而且在正常通風(fēng)件下，當(dāng)出現(xiàn)特殊瓦斯涌出現(xiàn)象時，也可能發(fā)生窒息、爆炸及煤流埋人等事故。因此只有掌握礦井瓦斯的賦存與運(yùn)動規(guī)律，采取相應(yīng)的措施，才能預(yù)防和特殊瓦斯用出?！?—4煤的隙特征

為了研究瓦斯在煤中的賤存與流動，把煤中的孔隙做如下分類：

可見孔及裂隙一—其直徑＞10-1mm，它構(gòu)成層流及紊流混合滲透的區(qū)間，并決定了煤的宏觀(硬和中硬煤)破壞面，一投，把小孔至可見孔的孔隙體積之和稱為滲透容積，把吸附容積與滲透容積之和稱為總孔隙體積；煤的總孔隙體積占相應(yīng)煤的體積的百分比稱為煤的孔隙率，以％表示。1.煤孔隙的分類可見孔及裂隙一—其直徑＞10-1mm，它構(gòu)成層流及紊流混合滲透的區(qū)間，并決定了煤的宏觀(硬和中硬煤)破壞面，一投，把小孔至可見孔的孔隙體積之和稱為滲透容積，把吸附容積與滲透容積之和稱為總孔隙體積；煤的總孔隙體積占相應(yīng)煤的體積的百分比稱為煤的孔隙率，以％表示。

煤是孔隙體，其中合有大量的外表積，據(jù)蘇聯(lián)礦業(yè)研究所的資料各種直徑的外表積同其容積有表l—5所示的關(guān)系。從中可知微微孔和微孔孔隙體積還不到微微孔至中孔孔隙體積的55％，而其孔隙外表積卻占整個外表積的97％以上。從表中可知，微孔發(fā)育的煤，盡營其孔隙率可能不高，可是卻有相當(dāng)可觀的外表積．表l—6是重慶煤研所測定的一些煤的比外表積。從表中可知，隨著揮發(fā)分的減小即煤化程度的增加，煤的比外表積大大增加，這與表1—5，1—8的結(jié)果是一致的。2．煤孔隙與外表積3．煤孔隙特性的主要影響因素煤的孔隙特性與煤化程度、地址破壞程度和地應(yīng)力性質(zhì)及其大小等因素密切相關(guān)。由于這些圖案的不同，各礦煤層的孔隙率可在較大的范圍內(nèi)變化，如表1—7所示?，F(xiàn)把影響孔隙率大小的主要因素介紹如下：(1)孔院率與煤化程度的關(guān)系如1—7所示。從中可以看到，從長焰煤開始，隨著煤化程度的加深(揮發(fā)分成小)煤的總孔隙體積逐漸減少，到焦、瘦煤時到達(dá)最低值，而后隨煤化程度的加深，總孔隙體積義逐漸增加，至無煙煤時到達(dá)最大使。然而，煤中的微孔體積隨著煤化程度的增加是一直增長的。表1—8煤的孔隙體積(招馬克耶夫煤炭平安科研所)

表1—7我國一些礦井煤的孔隙率表越高，即孔隙率越大，見表1—9。

(2)孔隙串與煤的破壞程度的關(guān)系。前已述及，大孔決定了強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造破壞煤的破壞面，因此煤的破壞越嚴(yán)重，其滲透容積越高，即孔隙率越大，見表1—9。表1-9煤的破壞類型與其滲透密積等參數(shù)的關(guān)系。

(3).孔隙牢與地應(yīng)力的關(guān)系。壓性的地應(yīng)力(壓應(yīng)力)可使?jié)B透容積縮小，壓應(yīng)力越高，滲透容積縮小越多，即孔隙宰減小越多；張性地應(yīng)力(張應(yīng)力)可使裂隙張開，使?jié)B透容積增大，張應(yīng)力越高，滲透容積增長越多，叩孔隙串增加越多。卸壓(地應(yīng)力減小)作用可使煤(巖)的滲透容積增大，即孔隙率增高；增壓(地應(yīng)力增高)作用可使煤(巖)受到壓縮，滲運(yùn)容積減小即孔隙率降低。試驗(yàn)說明地應(yīng)力并不減少煤的吸附體積，或減少得不多(固大孔及可見孔的外表積減少)，因此地龐力對煤的吸附性影響很小?！?—5煤層瓦斯的賦存由于氣體分子與團(tuán)體外表分子之間的相互作風(fēng)，氣體分子暫時停留在圍體外表—L的現(xiàn)象稱為氣體分子在圓體外表上的吸附。只有較大的外表積的煤是一種天然的吸附劑，具有良好的吸附性能。煤對瓦斯的吸附用于物理吸附，即瓦斯分子煤分子之間的作用力是剩余的褒砌口的力(稱弛德華引力)。當(dāng)與體分子碰到煤外表叫，其小一局部就被吸附，并釋放出吸附熱；在被吸附的分子中，當(dāng)共熱運(yùn)動的動能足以克服吸附引力場的位壘時可理新回到氣相，這購置吸收解吸熱，這一現(xiàn)象稱為解吸，吸附與解吸是可逆的。由于吸陰在煤外表上的瓦斯貼臺緊密，其密度類似其為液態(tài)時的密度。

煤層瓦斯賦存的有關(guān)因素有煤的空隙特征、煤的破壞程度、地應(yīng)力等。煤層的吸附性能

1．影響吸附量的主要因素

氣體在每克煤中的吸附員主要取決于氣體的性質(zhì)、外表性質(zhì)(比表頂積與化學(xué)組成)吸附平衡的溫度及共瓦斯壓力和煤中水分等。瓦斯壓力的影響：在結(jié)定溫度下，吸附瓦斯含量與瓦斯壓力的關(guān)系吳雙曲線變化，如圖l—5所示。溫度的影響：溫度每升高l℃，吸附瓦斯的能力降低約8％。瓦斯性質(zhì)的影響：對于指定的煤，在給定的溫度與瓦斯壓力下，CO2的吸附量比CH4高，而CH4的吸附顯又比N2高。煤化變質(zhì)程度的影響：煤的煤化程度反映其比外表積大小與化學(xué)組成，一般講，從揮發(fā)分為20一26％之間的煤到無煙煤，相應(yīng)的吸附量呈快速地增加＜比照圖1—5>。煤小水分的影吶：水分的增加佼煤的吸附能力降低，可用艾琴格爾的經(jīng)驗(yàn)式來確定煤內(nèi)水分對其甲烷吸附量的影響，參見圖1—6?！?——1〕式中含有水分W〔%〕濕煤的甲烷吸附量，m^3/t可燃物；

——不含水分的干煤的甲烷吸附量，m^3/t可燃物。1.5.2郎繆爾方程1916年郎繆爾導(dǎo)出了單分子層吸附(固體外表上吸附的氣體只有一分子直徑的厚度)狀態(tài)方程，一般說來，氣體在臨界溫度以上，在非反響的固體外表土常常發(fā)生單分子層吸附。單分子層吸附等溫線的形狀如圖l—5所示，郎繆爾方程常用的形式是

〔1——2〕

式中a——吸附常數(shù)，表示在給定溫度下，單位質(zhì)量固體的外表飽和吸附氣體時，吸附的氣體體積，m^3/t，一般為15—55m^3/t；b——吸附常數(shù)，MPa^-1，一般為0．5—5.0MPa^-1：p——吸附平衡時的瓦斯壓力，MPa；x——在給定溫度下，瓦斯壓力為p時單位質(zhì)量固體的外表吸附的氣體體積，m^3/t。在瓦斯壓力低時，式(1—2)中的分母中的bp相對于1可以忽略不計(jì)，此時x與p成正比；在壓力甚高時，分母中的l相對于bp可以忽略不計(jì)x約等于a，吸附到達(dá)了飽和。煤層瓦斯壓力1．瓦斯壓力的定義與意義煤層瓦斯壓力是煤層孔隙內(nèi)氣體分子自由熱運(yùn)動按擊所產(chǎn)生的作用力，它在某一點(diǎn)土各向大小相等，方向與孔隙壁垂直。煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量多少、瓦斯流動動力上下以及瓦斯動力現(xiàn)象的潛能大小的根本參數(shù)，在研究與評價(jià)瓦斯儲量、瓦斯涌出、瓦斯流動、瓦斯油放與瓦斯突出問題中，掌握準(zhǔn)確可靠的瓦斯壓力數(shù)據(jù)最為雖要。2．煤層瓦斯壓力分布的一般規(guī)律根據(jù)國內(nèi)外在瓦斯煤層大量的測定結(jié)果，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休相同的瓦斯壓力，如此，可以按下式預(yù)測深部煤層的瓦斯壓力：(1——3〕式中p——甲烷帶內(nèi)深度為H(m)煤層瓦斯壓力，MPa，P'——甲烷帶內(nèi)深度為H(m)的煤層瓦斯壓力，MPa3C—一瓦斯壓力梯度，MPa／m，一般變化范圍為0.01+-0.005?！?—6煤層瓦斯的含量及其影響因素煤層瓦斯含量1．瓦斯在煤層內(nèi)存在的狀態(tài)甲烷在煤中呈兩種狀態(tài)存在，在滲透空間內(nèi)的甲烷主要呈自由氣態(tài)，稱為自由瓦斯或游離瓦斯，由于甲烷分子的自由熱運(yùn)動，顯示出相應(yīng)的瓦斯壓力，這種狀態(tài)的瓦斯服從氣體狀態(tài)方程，另一種在微孔內(nèi)主要呈吸附狀態(tài)存在在微孔外表上和在煤的粒子內(nèi)部占據(jù)著煤分子結(jié)構(gòu)的空穴或煤分子之間的空間(后兩者中的瓦斯可稱為固溶體，包括在吸附態(tài)中)表1—10是蘇聯(lián)科學(xué)院礦物資源綜合開發(fā)研究所新近得出的在300一1200m采深、中等變質(zhì)煤中存在的甲烷分布表，說明在現(xiàn)今采深下，游離瓦斯僅占5—12％，其余為吸附瓦斯。表1—10在采深300—1200M、中等變質(zhì)煤中甲烷存在狀態(tài)分布表煤中的重?zé)N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)為8M.46H20，其中M代表烴，其密度為o．88一o．90g／cm3，瓦斯水化物的骨架主要是水分子，而烴和惰性分子占據(jù)純水骨架的空隙處，和水之間不形成任何強(qiáng)化學(xué)鍵。瓦斯水化物的組成及其分子直徑見表1—11，瓦斯水化物能以爆炸形式進(jìn)行分解并吸收60．7kJ／Mol的熱。瓦斯水化物生成的條件如圖1—7，從圖可知，溫度在0℃以上時，形成CH4水化物所需壓力為2．65MPa，溫度在10℃時那么需7．87MPa以上，在我國煤田一般不具備這樣的條件。乙、丙烷水化物生成的壓力條件比CH4低得多。當(dāng)甲烷、乙烷丙烷同時存在時，生成水化物的壓力條件大大下降：曲線l、2、3分別是CH4同臺有2.2％、5.0％及9.5％乙烷生成水化物的曲線，曲線4、5分別是CH4同含有4.3%及28．8％丙烷生成水化物的曲線，因此，當(dāng)煤層瓦斯中含有較高重經(jīng)時，在如下圖的條伊下有可能存在這些瓦斯水化物。在低溫下對含有乙、丙烷的瓦斯煤層注水時，有可能生成固態(tài)瓦斯水化物，從面會影響濕潤效果。表1—11瓦斯水化物組成2．煤的瓦斯含量

煤的瓦斯含量是指單位重量或體積的煤中所含有的瓦斯量，以m^3／m8或m^3／t表示。其直接測定方法見附錄，以下介紹(間接測定)計(jì)算法。式中V——單位重量煤的孔隙容積，m^3/t；p——瓦斯壓力，MPa；T0、po——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的絕對溫度(273K)與壓力(0.101325MPa)T一瓦斯的絕對溫度，7＝273十t，t瓦斯的攝氏溫度(℃)，＆一瓦斯壓縮系數(shù)，甲烷的壓縮系數(shù)見表l—12；Xy——煤的游離瓦斯含量，m^3(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)/t(煤)。1)煤的游離瓦斯含量，按氣體狀態(tài)方程(碼略特定律〕求得式中e——自然對教的底，e=2．718；to——實(shí)驗(yàn)室測定煤的吸附常數(shù)時的實(shí)驗(yàn)溫度，℃，t一煤目溫度，℃;n——系數(shù)，按下式確定，n=0.02/(0.993+0.07p)p——煤層瓦斯壓力，MPa；a、b——煤的吸附常數(shù)，A、W——煤中灰分與水分，％；Xs——煤的吸附瓦斯含量，m^3(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)/t(煤)

2)深的吸附瓦斯含量，按郎繆爾方程計(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)，由此，煤的吸附瓦斯量為

式中x——煤的天然瓦斯含量m^3(標(biāo)準(zhǔn)狀況h)／t(煤)其它符號意義同前。3)煤的瓦斯含量，它等于游離瓦斯含量與吸附瓦斯合量之和：影響煤層瓦斯含量的主要因素

現(xiàn)今煤層中保存的瓦斯含量取決于瓦斯向地表運(yùn)移的條件與煤層債存瓦斯的性能，即取決于煤層及其圍巖的透氣性和煤的存?zhèn)阅?吸附性能及孔隙率)而不是煤層生成瓦斯量的多少。現(xiàn)將影響煤層瓦斯含量的主要因素分述如下：1．煤層埋藏深度埋深的增加，不僅因地應(yīng)力增高而使煤層及圍巖的透氣性變差，而且瓦斯向地表運(yùn)移的距離也增長，二者都有利于封存瓦斯。根據(jù)甲烷帶內(nèi)瓦斯壓力隨深度成線性增高的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和煤的瓦斯含量根本上取決于郎繆爾方程，因此，煤層瓦斯合員與埋深的關(guān)系可用郎繆爾雙曲線來表示，當(dāng)深度不太大時，煤層瓦斯含量隨埋深成線性增加；當(dāng)深度很大時，煤層瓦斯臺量趨于常量或?qū)嶋H上已是常量。例如，焦作煤田，煤層瓦斯含量在不受斷層與地質(zhì)構(gòu)造影響的地段，可用式x＝6．58十0.038H(m^3／t)表示(相關(guān)系數(shù)r＝0．96，埋深H＞15Dm(瓦風(fēng)化帶深)＞。蘇聯(lián)一些礦區(qū)實(shí)測瓦斯含量與深度關(guān)系證實(shí)了上述分析，見圖1—8。英國采礦研究院從地面打鉆，用直接法測員結(jié)呆說明，在典型地層中，深度每增加100m，煤層甲烷含量增加0．5一1．1m^3／t，見圖l—9。2．煤層和圍巖的透氣性

煤系地層巖性組合及其透氣體對煤層瓦斯合量有重大影響。煤層及英國巖的透氣性越大、瓦斯越易流失．瓦斯含量小；反之，瓦斯易于保存，煤層的瓦斯含量大。煤層與巖層的透氣性在非常寬的范圍內(nèi)變化，從中可見孔隙與裂縫發(fā)畝的砂巖、礫巖和灰?guī)r的透氣系數(shù)可能非常大，它比致密而裂隙不發(fā)育的巖石的透氣系數(shù)高百萬倍，在漫長的地質(zhì)年代中，會排放大量的瓦斯。煤層頂?shù)装逋笟庑缘偷膸r層(泥巖、充填致密的細(xì)碎屑巖、裂隙不發(fā)的灰?guī)r等)越厚，它們在煤系地層中占的比例越大，煤層的瓦斯含量越高。例如重慶、六枝、橫邵等地區(qū)其煤系主要巖層均是泥巖、頁巖、砂頁巖、粉砂巖和致密的灰?guī)r，而且厚度大，橫向巖性變化小，圍巖的透氣性差封閉瓦斯的條件好，所以瓦斯壓力高，煤層瓦斯含量大，那里的礦井往往是高瓦斯或有煤和瓦斯災(zāi)出危險(xiǎn)的礦并；反之，四省由厚層中、阻砂巖、礫巖或是裂隙洛洞發(fā)臺的灰?guī)r組成時，煤層瓦斯含量小。如大同、北京西部煤田，煤層頂?shù)装逯饕獮楹駥游鶐r，透氣性好，煤層瓦斯含量低.3．煤層傾角在同一理深下，煤層傾角越小，煤層瓦斯含員越高。例如笑蓉煤礦北迢煤層傾角陡(40一80。)，相對瓦斯涌出景約20m^3/t，無瓦斯突出現(xiàn)象；而南翼煤層傾角緩(6—12度)相對瓦斯涌出量達(dá)150m^3／t,而且發(fā)生瓦斯突出。4．煤層露頭

煤層露頭是瓦斯向地面排放的出口，露頭存在時間越長，瓦斯排放越多，反之，地表無露頭的煤層，瓦斯含量較高。例如中梁山煤田，煤層無露頭，而且為覆舟(背斜)狀構(gòu)造，所以煤層瓦斯含量大。5．地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造是影響瓦斯存儲最重要條件之地質(zhì)構(gòu)造有利于排放瓦斯，現(xiàn)分述如下。(1)褶曲構(gòu)造閉合而完整的背斜或彎竄又覆蓋不逐氣的地層是良好的儲瓦斯構(gòu)造，在其軸部煤層向往往積存高壓瓦斯，形成“氣頂〞(見圖1—10ab)。在傾伏背斜的軸部，通常也比相同埋深的翼部瓦斯含量高。但是當(dāng)背斜軸的頂部巖層為透氣巖層或因張力形成連通地面的裂陰時，瓦斯會大旦流失，勒部瓦斯含量反而比翼部小。向斜構(gòu)造一殷軸部的瓦斯含星比翼部高，這是因?yàn)檩S部巖層受到強(qiáng)力擠壓、圍巖的透氣性會變得更低，岡此有利于在向斜的軸部地區(qū)封存較多的瓦斯(見圖1—]0f＞。但是在采高透氣性煤層時(例如撫順龍風(fēng)礦等)，在向斜軸部相對瓦斯涌出量反而比翼部低，這是因?yàn)殚_采越接近向斜鈾部，瓦斯補(bǔ)給區(qū)域越來越窄小，補(bǔ)給瓦斯量越接近軸部越枯竭．以及向斜軸部裂隙較發(fā)育，煤、巖透氣性好，有利于軸部瓦斯的流失的緣故。受構(gòu)造影響形成煤層局部變厚的大煤包(固1—10c、d、e)也會出現(xiàn)瓦斯含量增高現(xiàn)象。這是因?yàn)槊喊車跇?gòu)造擠壓應(yīng)力作用下，煤層被壓薄，形成對大煤包封閉的條件，有利于瓦斯的封存。同理，由兩條封閉性斷層與致密巖層封閉的地壘或地塹構(gòu)造也能成為瓦斯含量增高區(qū)(見圖1—10g、h)，特別是地壘構(gòu)造由于在在有深部供氣來源，瓦斯含量可能會明顯增大，營城五井砂巖與COz突出就發(fā)生在這種構(gòu)造區(qū)。(2)斷裂構(gòu)造

斷層對煤層瓦斯含量的影響比較復(fù)雜，一方面要看斷層(帶)的封閉性；一方面還要看與煤層接觸的對盤巖層的透氣性。開放件斷層(一般是張性、張扭性或?qū)當(dāng)鄬?不管其與地表是否直接相通，都會引起斷層附近的煤層瓦斯含量降低，當(dāng)與煤層接觸的對盤巖層透氣性大時，瓦斯含量降低的幅度更大〔如圖1—11a、b)。封閉性斷層(一般是壓性、壓扭性、不導(dǎo)水、現(xiàn)在仍受擠壓處于封閉狀態(tài)的斷層)而且與煤層接觸的對盤巖層透氣性低時，可以阻止煤層瓦斯的排放，在這種條件下，煤層具有較高的瓦斯含量。如果斷層規(guī)模很大，斷距很長時，一般與煤層接觸的對盆巖層屬致密不透氣的概率會減少，所以大斷層往往會出現(xiàn)一定寬度的瓦斯排放帶，在這個帶內(nèi)瓦斯含量降低，(見圖l—11c