煤層氣(瓦斯)的成分和“瓦斯風化帶”
煤層氣(瓦斯)的成分和“瓦斯風化帶”
(一)、(二)、“瓦斯風化帶gasweatheredzone”
早在上世紀50年代,前蘇聯學者發現,頓巴斯淺部瓦斯的成分有垂向分帶現象,自淺部向深部一般可分四個帶(如下表所列),采煤界習慣將前三個帶統稱為“瓦斯風化帶”。
淺部瓦斯成分垂向各帶氣體組成
名稱 | CH4(體積%) | CO2(體積%) | N2(體積%) | |
瓦斯 風化帶 | CO2—N2帶 | <10 | >20 | 20~80 |
N2帶 | <20 | <10~20 | >80 | |
N2—CH4帶 | <80 | <10~20 | <80 | |
甲烷帶 | CH4帶 | >80 | <10 | <20 |
嚴格說,用“瓦斯風化”一詞並不確切。在所謂“瓦斯風化帶”內,煤層裏發生過瓦斯與地表大氣互相交換,以甲烷為主要成分的瓦斯中的部分甲烷散入大氣,同時大氣中的二氧化碳與氮進入煤層,以致煤層內的甲烷濃度減小,二氧化碳與氮的濃度增大。甲烷、二氧化碳與氮本身並沒有“風化”。現在術語“瓦斯風化帶”已經廣為流行。
“瓦斯風化帶”以下的甲烷(CH4)帶的氣體成分才是正常的瓦斯成分。研究煤層瓦斯應該以正常瓦斯帶,即甲烷帶為對象。正常瓦斯帶的氣成分中的甲烷濃度理應不低於80%。有些文獻作者沒有注意這一點,把“瓦斯風化帶”裏的氣體與正常甲烷帶的氣體混在一起作03manbetx ,以致在討論瓦斯成分與含量時往往發生概念不清。
確定“瓦斯風化帶”的下部邊界應該用甲烷及重烴濃度之和≥80%(按體積)為指標。煤礦實測瓦斯成分的資料往往不足,難以勾畫出“瓦斯風化帶”下界。采煤人員用相對瓦斯湧出量(<2m3/t.d),或瓦斯壓力(<0.15MPa),或瓦斯含量(煙煤2~3m3/t,無煙煤5~7m3/t)等指標劃定“瓦斯風化帶”下界。