一、瓦斯性质及赋存状态
1.瓦斯的性质
瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷(CH4)为主的有害气体,有时单独指甲烷。
瓦斯无色、无味,标准状态下密度为0.716kg/m3,为空气密度的0.554倍,瓦斯在空气中具有较强的扩散性,扩散速率是空气的1.34倍。局部地点较高浓度的瓦斯会自动向低浓度的区域扩散,从而使瓦斯浓度趋于均匀。
在无风或微风的巷道,涌出的瓦斯会挤占空气的空间,使空气中氧气浓度下降,从而使空气具有室息性。当瓦斯的浓度达到43%时,氧的浓度降低到12%,人在此环境下会感到呼吸短促;当空气中瓦斯浓度达到57%时,氧气浓度将降至9%,人就会昏迷并有死亡危险。由于瓦斯比空气轻,在涌出源附近它首先会上升并积聚在巷道的顶板上,形成瓦斯层,随着距涌出源距离的增加,瓦斯与空气混合才逐渐均匀。瓦斯微溶于水,在标准大气压下20℃时100L水可溶3.31L瓦斯。
2.瓦斯的赋存状态
瓦斯在煤层及围岩中的赋存状态有两种,一种是游离状态,另一种是吸附状态。
1)游离状态
瓦斯以自由气体状态存在于煤层或围岩的孔洞之中,其分子可自由运动,处于承压状态
2)吸附状态
吸附状态的瓦斯按照结合形式的不同,又分为吸着状态和吸收状态。吸着状态是指瓦斯被吸着在煤体或岩体微孔表面,在表面形成瓦斯薄膜;吸收状态是指瓦斯被溶解于煤体中,与煤的分子相结合,类似于气体溶解于液体的现象。
煤体中瓦斯存在的状态不是固定不变的,而是处于不断交换的动平衡状态,当条件发生变化时,这一平衡就会被打破。