瓦斯地質(zhì)-第1章緒論

1礦井瓦斯防治手機：，固話：辦公室：210，411E-mail：，主講：王兆豐(研究員)王立國(博士)2

王兆豐

○研究員，博導○河南理工大學瓦斯防治技術(shù)與裝備研究所所長○煤礦災害預防與搶險救災教育部工程中心常務副主任○河南省安全生產(chǎn)專家○國家安全生產(chǎn)專家

3湘潭礦業(yè)學院，本科（1981－1985）煤炭科學研究總院，碩士（1985－1988）中國礦業(yè)大學，博士（1996－2001年）煤炭科學研究總院撫順分院（1985－2001）河南理工大學（2001－）組員（1988－1989）副組長（1990－1991）組長（1992－1993）預測研究室副主任（1994－1995）預測研究室主任（1996－1998）瓦斯研究所副所長（1999－2000）瓦斯研究所所長（2000－2001）煤科總院撫順分院河南理工大學河南省特聘教授（2001－2006）瓦斯防治技術(shù)及裝備研究所所長（2007－？）助理工程師（1989）工程師（1991）高級工程師（1993）研究員（1999）瓦斯地質(zhì)研究所所長（2002－2006）

1996年首批煤炭工業(yè)技術(shù)拔尖人才

2001年遼寧省優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、煤科總院勞動模范2001年全國優(yōu)秀科技工作者

2005年焦作市勞動模范

2006年河南省優(yōu)秀共產(chǎn)黨員

2006年河南省優(yōu)秀專家國家安全生產(chǎn)專家河南省安全生產(chǎn)專家

完成國家和省部科研項目28項

國家科技進步二等獎、三等獎各一次省部科技進步一等獎5次

6中國礦業(yè)大學中國礦業(yè)大學河南理工大學安全學院瓦斯防治技術(shù)及裝備研究所2003.9-2007.6，學士2007.9-2010.6，碩士2013.9-今，講師中國礦業(yè)大學2010.9-2013.6，博士SCI論文2篇，EI論文1篇，核心論文2篇

王立國：博士，講師

7教學安排：第1章緒論+案例（2小時）主講：王兆豐第2章煤層瓦斯賦存（2學時）主講：王立國第3章煤層瓦斯流動（2學時）主講：王立國第4章煤礦瓦斯涌出（2學時）主講：王立國第5章～第12章煤礦瓦斯抽采（8學時）主講：王兆豐第13章～第20章瓦斯突出防治（8學時）主講：王兆豐第21章煤礦瓦斯爆炸及原因（1學時）主講：王立國第22章預防煤礦瓦斯爆炸的技術(shù)措施（1學時）主講：王立國第23章煤礦瓦斯監(jiān)測與監(jiān)測監(jiān)控（2學時）主講：王兆豐實驗（4學時）負責：王立國8要求：1、多媒體課件不允許拷貝，因此，課前預習，課堂認真聽講，記好筆記，課后做好思考練習題；2、關(guān)注每章節(jié)的總體要求，其中要求掌握的內(nèi)容為重點考試內(nèi)容，要求熟悉的內(nèi)容也是考試內(nèi)容，但占的比例要少一些，要求了解的內(nèi)容一般不作為考試內(nèi)容，但其他考試題有可能涉及到這些部分；3、平時成績：占總成績的30%，根據(jù)上課到課情況、課后作業(yè)等情況綜合評定；4、到課情況：占20分，隨機點名5-6次，缺席扣分，扣完為止;5、輔導答疑：每周二晚7點-8點，地點安全學院420室，也可通過Email聯(lián)系，將疑問、對教學的意見和建議等發(fā)給我。9第一章緒論本章要求：1.了解《礦井瓦斯防治》課程的目的與特點；2.了解我國煤礦瓦斯災害現(xiàn)狀、治理方針與理念；3.養(yǎng)成良好的專業(yè)習慣：關(guān)注煤炭行業(yè)動態(tài)和政策，關(guān)心煤炭行業(yè)發(fā)生的重大事件（事故），拓展與專業(yè)相關(guān)的知識。10煤礦七大災害瓦斯：瓦斯災害是煤礦的主要災害，一次死亡10人以上的事故中，瓦斯事故死亡人數(shù)占70%以上水：突水淹井，人員傷亡頂板：冒頂，傷人，人員傷亡粉塵：煤塵、巖塵，煤塵爆炸，塵肺病、矽肺病火：外因火災、自然發(fā)火，中毒、窒息，引發(fā)瓦斯爆炸。沖擊地壓：應力突然釋放，人員傷亡高溫熱害：失水，虛脫，昏昏沉沉，誘發(fā)事故學習《礦井瓦斯防治》課程的目的11學習《礦井瓦斯防治》課程的目的12學習《礦井瓦斯防治》課程的目的煤礦瓦斯災害事故的危害--以鄭州大平煤礦“10.24”

特別重大事故為例13學習《礦井瓦斯防治》課程的目的疑問N多1.

為什么會發(fā)生瓦斯突出？3.怎樣防止瓦斯突出的發(fā)生？2.瓦斯突出有辦法預測嗎？4.為什么會發(fā)生瓦斯爆炸？5.怎么預防瓦斯爆炸？6.事故給了我們什么教訓？學完本課程，應該對這些疑問有明確的答案！14目的1.

掌握瓦斯的性質(zhì)、賦存特性與涌出規(guī)律3.掌握防治瓦斯災害的理論、方法、技術(shù)與裝備2.掌握瓦斯災害類型、危害、發(fā)生原因及發(fā)展規(guī)律4.初步了解瓦斯利用的基本途徑學習《礦井瓦斯防治》課程的目的151.是一門實踐性強的專業(yè)課程工程型學科理論性強：瓦斯吸附理論、瓦斯賦存理論、瓦斯?jié)B流理論，瓦斯突出的機理至今是一個未解之謎。工程性強：瓦斯涌出規(guī)律、瓦斯抽采效果、瓦斯防突措施（辦公室沒有煤層和瓦斯，研究必須到煤礦井下去。）創(chuàng)新性強：借鑒其他行業(yè)經(jīng)驗和成果，創(chuàng)新地應用到本行業(yè)（瓦斯液化、煤的地下氣化）。《礦井瓦斯防治》課程的特點162.是一門多學科交叉的課程安全系統(tǒng)工程，事故致因、危險源辨識。地質(zhì)構(gòu)造與瓦斯賦存、瓦斯突出。瓦斯爆炸、燃燒，瓦斯消除，瓦斯利用。瓦斯吸附、解吸。瓦斯與巖石力學密不可分。吸附、力學需要大量的數(shù)學推導與計算。監(jiān)測監(jiān)控、自動化儀器儀表，煤礦專用防爆。打鉆、封孔、抽采等專用設(shè)備設(shè)計與制造。人員定位，救災通訊，實時監(jiān)控。安全學地質(zhì)學化學吸附科學力學數(shù)學電工電子機械制造無線通訊《礦井瓦斯防治》課程的特點173.是一門與國家政策法規(guī)息息相關(guān)的課程能源結(jié)構(gòu)：煤炭是主要能源（2050）。安全生產(chǎn)法，所有的科研、工程行為應遵守。安全指標符合規(guī)定：瓦斯?jié)舛?，事故處理。煤礦安全規(guī)程，所有作業(yè)規(guī)程、設(shè)計應遵守。防治煤與瓦斯突出規(guī)定：防突工作應遵守。GB、AQ、MT，煤礦工作不能按個人興趣。國家政策安全生產(chǎn)安全監(jiān)察安全法規(guī)技術(shù)標準《礦井瓦斯防治》課程的特點181.煤礦瓦斯的概念一、煤礦瓦斯可燃可爆氣體:有毒性氣體：烴類氣體，如CH4、鏈烷烴（CnHn+2）、環(huán)烷烴（CnH2n）、烯烴、炔烴、芳香烴等。其他氣體，H2、CO、H2S等CO、H2S、SO2、NH3、NO2、NO等礦井氣體的分類窒息性氣體：放射性氣體：N2、CH4、CO2、H2等Rn

有的氣體既是可燃可爆氣體，又是有毒性氣體和窒息性氣體。上述氣體統(tǒng)稱為有毒有害氣體。19一、煤礦瓦斯20一、煤礦瓦斯化學式：CH4分子量：16.042kg/kmol氣態(tài)密度：0.7168kg/m3對空氣的比重：0.5545；

液態(tài)密度：415kg/m3沸點：-161.7℃（0.1MPa）

溶點：

-182.5℃；擴散系數(shù)：0.196cm2/s；水中的溶解度：33.1～55.6l/m3

發(fā)熱量：8568大卡/m3

（101.3kPa，，20℃～0℃）

空氣中的爆炸下限：5%；空氣中的爆炸上限：15%；

21一、煤礦瓦斯《煤礦安全規(guī)程》對井巷瓦斯?jié)舛扔幸?guī)定：

□礦井總回風或一翼回風巷中CH4或CO2濃度不得超過0.75％；

□采區(qū)回風巷、采掘工作面回風巷風流中CH4濃度不得1.0％；

□采區(qū)回風巷、采掘工作面回風巷風流中CO2濃度不得超過1.5％；

□回采工作面專用回風巷CH4濃度不得超過2.5％。222.煤礦瓦斯災害類型與災害等級一、煤礦瓦斯煤與瓦斯突出:瓦斯爆炸：空氣中甲烷5.0％～15.0％，火源引發(fā)的一種迅猛的氧化反應瓦斯災害類型瓦斯燃燒：瓦斯窒息：甲烷濃度大于15.0％，有火源存在。空氣中氧氣濃度低于15％時會出現(xiàn)窒息，降低到6％～10％時，短時間內(nèi)將暈倒甚至死亡。井巷中瓦斯?jié)舛冗_到28％時，氧氣濃度將降低到15％；瓦斯?jié)舛冗_到43％時，氧氣濃度將降低到12％。

煤層中存儲的瓦斯能和應力能的失穩(wěn)釋放，能在極短的時間內(nèi)拋出大量煤巖和瓦斯232.煤礦瓦斯災害類型與災害等級一、煤礦瓦斯特別重大事故:重大事故：一次死亡10人（含10人）至29人

瓦斯災害等級較大事故：一般事故：一次死亡3人（含3人）至9人

一次死亡2人（含2人）以下

一次死亡30人及以上

243.煤礦瓦斯是清潔能源一、煤礦瓦斯我國煤礦瓦斯資源豐富：煤層埋深2000m以淺的煤層氣資源量為31.46Tm3，相當于陸上常規(guī)天然氣資源總量（30Tm3），其中可采資源量為10.87Tm3。按燃燒熱值計算1m3瓦斯相當于1.25㎏

標準煤

1㎏

燃油接近1m3

天然氣按熱效率計算1m3煤層氣相當于4㎏

標準煤瓦斯是比天然氣、燃油、特別是比煤潔凈得多的一種優(yōu)質(zhì)能源1Tm3=1×1012m31Bm3=1×109m3254.煤礦瓦斯對環(huán)境的影響一、煤礦瓦斯

●甲烷是僅次于氟里昂的溫室氣體

●溫室效應是CO2的25--30倍

●溫室效應時效長達100--150年

●大氣中CH4的濃度增加0.0001%，地球溫度升高1℃265.煤礦瓦斯防治的目的一、煤礦瓦斯

●減少瓦斯涌出、預防瓦斯超限、降低瓦斯積聚，為礦井通風創(chuàng)造有利條件.●降低煤層中存儲的瓦斯能量、提高煤體強度，防治突出

●開發(fā)利用高效潔凈的能源

●降低對環(huán)境的污染271.事故總體情況二、我國煤礦瓦斯災害現(xiàn)狀282.我國煤礦瓦斯事故的最新特點

●瓦斯事故明顯下降，特別重大事故得到有效遏制●瓦斯突出事故超過瓦斯爆炸事故，上升至第一位

●鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦仍然是煤礦瓦斯事故的重災區(qū)

●貴州、湖南、四川、重慶等開采條件復雜的南方?。ㄊ校?，是瓦斯事故的重災區(qū)●國有地方和國有重點煤礦仍有發(fā)生特別重大瓦斯事故的風險。二、我國煤礦瓦斯災害現(xiàn)狀29三、煤礦瓦斯防治的現(xiàn)行方針瓦斯治理方針先抽后采以風定產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控瓦斯治理體系通風可靠：通風是基礎(chǔ)

監(jiān)控有效：監(jiān)測監(jiān)控是保障

抽采達標：抽采是手段

管理到位：管理是關(guān)鍵301.瓦斯治理理念四、我國煤礦瓦斯防治的理念與效果局部防治措施為主:先抽后采：2002年，提出“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風定產(chǎn)”瓦斯治理方針，“可保盡保，應抽盡抽”的瓦斯治理戰(zhàn)略瓦斯治理理念抽采達標：區(qū)域防治措施先行：2008年7月，提出“通風可靠、抽采達標、監(jiān)控有效、管理到位”瓦