[科普中国]-不流动瓦斯

不流动瓦斯是指在煤层稳定流场中，任何一点的瓦斯流速、流向和压力均不随时间而变化，故而称其中的瓦斯为稳定性瓦斯或不流动瓦斯。在非稳定性流场中，流场中任何一点的瓦斯流速、流向和压力都随时间而发生变化，其内的瓦斯为非稳定性流动瓦斯1。

概述瓦斯在煤层和围岩中的流动和储集是一个十分复杂的运动过程，它不仅和采矿场空间形态、围岩卸压程度和覆岩裂隙演化过程有关，同时与煤层及围岩中的瓦斯赋存状态和通风方式有关。当煤层中的瓦斯压力分布不均时，在煤层中往往就会形成一定的瓦斯流动范围。这一范围通常被称为流场。为了便于对瓦斯在煤层中的流动进行研究，按流场的空间流向和按流场的时间流向（稳定性）对瓦斯流动状态进行分类1。

特点稳定流场的特点是具有固定的瓦斯源，而且出口和入口的瓦斯压力不随时间而变化，煤层仅仅是瓦斯流过的通道，所以流场中各点的瓦斯压力也不变。这种情况在矿井中是很少见的，只有在某一巨大瓦斯源的附近，瓦斯通过煤层或裂隙稳定地流到巷道空间时，才能出现这一情况。

非稳定流场的特点是没有固定的瓦斯源，煤层既是瓦斯的来源又是瓦斯流过的通道，随着瓦斯的不断流出，煤层内瓦斯压力不断降低，流动场不断扩大，所以它的流动场是变化的，而且各点的瓦斯压力和压力梯度也在改变。如瓦斯流出的煤层暴露面是固定不动的，则煤面附近的瓦斯压力梯度随涌出时间的增长而降低，即瓦斯涌出量随时间而减小。除开采煤层本身瓦斯的流动属于非稳定流动之外，邻近层的围岩以及采落煤炭中的瓦斯涌出也都属于非稳定流动2。

其他类型按瓦斯流场的空间几何形状来划分，瓦斯流动状态可分为单向流动、径向流动和球向流动。

（1）单向流动。指在z、y、z三维空间内，只有一个方向有流速，其余两个方向流速为零的流动。其所形成的流场为单向流场。在矿井中，如沿煤层开掘平巷，且煤层的厚度小于巷道高度、巷道全部开切煤层，则巷道两侧瓦斯的流动都是沿着垂直于巷道的掘进方向流动的，此即为单向流动，形成彼此相互平行、方向相同的流网。

（2）径向流动。指在z、y、z三维空间内，在两个方向有分速度，而第三个方向的分速度为零的流动。其所形成的流场为径向流场。矿井中的石门、立井、钻孔垂直穿透煤层时，煤壁内的瓦斯流动基本上就属于径向流动。

（3）球向流动。指在z、y、z三维空间内，在三个方向都有分速度的流动。其所形成的流场为球向流场。厚煤层中的掘进工作面、钻孔或石门刚进入煤层时的煤壁内的瓦斯流动，以及采落煤块中涌出的瓦斯的流动基本上都属于球向流动2。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所