煤矿瓦斯中硫化氢的成因危害与防治

作者:崔中杰  
评论: 更新日期:2010年03月16日

  2、煤矿瓦斯中H2S异常的原因

  煤对CO2,CH4,N2的吸附实验表明,被吸附物质的吸附能力随气体沸点的增高而增大。H2S气体的最低沸点为-60. 33ºC,高于CO2, CH4 , N2等气体,因此,煤对其具有很强的吸附能力。

  生物降解、微生物硫酸盐还原作用形成的原生H2S气体只可能存在泥炭一褐煤阶段,因泥炭一褐煤水分含量较高,H2S气体多溶于水,一般不会造成异常。但个别干旱地区,褐煤中水分含量较低时,可能会出现H2S气体异常。微生物硫酸盐还原作用形成的次生H2S气体可能存在泥炭一焦煤阶段,但硫酸盐还原菌的繁殖靠地表水下渗灌入煤层,即使生成的H2S,也多溶于水,并被地下水带走。

  煤及围岩中热化学分解成因、硫酸盐热化学还原成因形成的H2S气体不多,部分溶于煤层水中,部分被煤层吸附或充填于煤内孔、裂隙之中。若煤层已被CH4、N2、CO2等饱和,一般不会造成H2S气体异常;当煤层在抬升过程或地下水作用下瓦斯逸散后,后期在岩浆热力作用下新形成的H2S气体赋存到煤层中,容易造成H2S气体异常;若煤系中存在大量硫酸盐岩,在热化学作用下往往造成H2S气体异常。

  若矿井煤系中存在岩浆活动,而岩浆活动伴有无机成因H2S气体,也容易造成矿井瓦斯中H2S气体异常。

  综上所述,造成煤矿瓦斯中H2S气体异常的主要原因在于H2S气体的保存条件。

  3 、H2S的危害与防治

  硫化氢极毒,人吸入浓度为1g/m³的H2S在数秒钟内即可死亡。此外,硫化氢的化学活动性极大,电化学失重腐蚀、“氢脆”和硫化物应力腐蚀、破裂等对金属管线的腐蚀作用强烈。

  煤炭资源生产过程中瓦斯内的硫化氢气体异常(瓦斯中H2S气体的浓度0.01%)也时有显现。在煤巷掘进过程中,因巷道开拓的煤量有限,且热化学分解、硫酸盐热化学还原作用导致煤矿瓦斯中H2S气体异常的浓度一般小于1%,当闻到强烈的臭鸡蛋气味时,掘进面、H2S气体异常工作面封闭,目前暂不开采。因此,煤矿生产中未出现重大伤亡事故。但若存在岩浆成因带来的无机H2S气体,将会对煤矿安全生产构成极大危害。

  硫化氢毒性极大,但硫化氢比空气重(相对密度为1.17),且极易溶于水而形成氢硫酸。故地势低处危险性比高处大;下风向硫化氢浓度大,上风向则浓度低等;在突发事故中用湿毛巾等捂嘴鼻、向高处避毒、向上风向撤离等,均可避免或减轻伤亡。

  目前在天然气工业中普遍应用的在井口引出H2S用火燃烧,使极毒H2S迅速转化为有慢性污染的SO2,此种方法在矿井下无法实施,井下H2S危害的防治方法有:

  (1)建立独立的通风系统。对于H2S气体异常浓度不超过1%掘进面或工作面,改变通风方式,增加异常区的供风量,掘进回风石门与总回风下山沟通,使乏风直接进入总回风系统不影响其它工作面。与此同时调节通风系统,采用对旋风机,使H2S异常区供风量增加以稀释H2S,使其浓度达到安全生产的要求。
  (2)改变采煤方法。改走向长壁采煤法为倾向短壁采煤法,从而形成全负压通风系统,使乏风直接进入采空区。有条件的矿井改炮采为水力采煤,炮采或机采时增加喷水量,使H2S气体溶于水,降低其浓度。
  (3)设专职瓦斯检测员,配备便携式H2S检测仪、便携式CO检测仪以及CH4鉴定器,确保经常检查三种气体浓度,严禁在任何时间、任何有害气体情况下超限作业。
  (4)安装风电沼气闭锁装置,实现沼气自动检测报警。
  (5)放炮时、必须用湿泥填满炮眼及工作面端头有可能储气的洞穴,严禁局部瓦斯聚积。放炮后,用大量水冲刷煤壁.尽量稀释溶解H2S,降低其浓度。

  4、结论

  造成煤矿瓦斯中H2S气体异常的成因主要有煤成岩阶段的生物成因H2S气体,煤变质阶段含硫酸盐岩的煤系或后期岩浆作用的热化学成因H2S气体。

  煤岩巷掘进时闻到臭鸡蛋味,即组织人员撤离。利用H2S气体比空气重、极溶于水等特点,加强矿井通风和喷水等措施稀释、溶解H2S,降低其浓度,保证安全生产。

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