关于对硫化氢有害气体的防治技术建议

1、关于对硫化氢有害气体的防治技术建议1、硫化氢的基本性质及形成机理H2S是一种无色,带有臭鸡蛋味的剧毒气体,相对密度为1.19 kg/m3 ,易溶于水。硫化氢浓度为0.0001%时,就能嗅到臭鸡蛋味,达到0.02%时,强烈刺激眼睛及喉咙粘膜,并感到头痛、呕吐、乏力；达到0.05%时,经0.51.0 h就会严重中毒,失去知觉、抽筋、瞳孔变大,甚至死亡。井下H2S主要来源于高含硫矿物,若空仓内积水中有H2 S,在受到搅动时会释放出来,有些煤体中也会涌出H2 S气体。H2 S气体溶于水,生成氢硫酸。H2 S气体可燃上限为45. 5%,下限为4.3% ,燃点为292。煤系中的硫化氢气体有3种化学成因:

2、生物化学成因。由生物降解、微生物硫酸盐还原作用生成的H2 S气体。热化学成因。当煤系中硫酸盐和气态烃接触时,有可能发生氧化还原反应,从而释放H2 S气体。有机质碳和硫酸盐也可以反应产生H2 S。硫酸盐热化学还原成因是生成高含硫化氢天然气和硫化氢型天然气的主要形式,它发生的温度一般大于150。岩浆成因。岩浆活动或火山喷发物形成的H2 S侵入煤体中。关于煤矿中H2 S气体的涌出,大致可这样认为:在煤的形成过程中, H2 S气体和一些硫化矿也伴随生成。由于H2 S气体分子的形变大,极化率高,很容易被煤体吸附。这样, H2 S一经生成就很难向外扩散,绝大部分都保留在煤体中。煤体中H2 S的存在状态并不

3、是固定不变的,外界条件发生变化时,游离和吸附2种状态可相互转化,其转化形式如下: 煤体中硫化矿的水解同样受着外界条件的制约，其水解反应形式如下：2、矿井中硫化氢气体产生的危害（1）对工作面作业人员造成伤害硫化氢气体是一种窒息性和刺激性气体,其主要损害中枢神经和呼吸系统,对毒作用最敏感的组织是脑和粘膜接触部位,其毒作用随浓度增加和接触时间长短而异。（2）湿硫化氢对设备与支护结构损害工作面的H2 S酸性气体与支架或支护结构(锚网)的铁质设备及其氧化物发生反应生成FeS, FeS2 ,Fe2 S3等几种化学物质组成的混合物,主要反应式为Fe + S FeSFeO +H2 S FeS + H2OFe3

4、O4 +H2 + 3H2S 3FeS +H2S1) 氢鼓泡:腐蚀过程中氢原子向设备钢中扩散,在钢材的非金属夹杂物连续处聚集形成分子氢。由于氢分子难以从钢组织内部逸出,从而形成巨大内压,导致周围组织屈服,形成表面层下的平面孔穴。2) 氢致开裂:在氢气压力的作用下,不同层面上的氢鼓泡裂纹相互连接形成阶梯状,内部裂纹形成氢致开裂。3) 硫化物应力腐蚀开裂:应力腐蚀属于一种低应力脆性破坏,断裂前很少出现宏观的塑性变形,因此往往会导致无先兆的灾难性事故。湿硫化氢环境中的氢原子渗透到钢铁的内部,使钢铁的脆性增加,重要部位(如在运输巷)的金属网,用手一捏就粉碎。在外加拉力或应力以及残余应力作用下形成开裂,主

5、要出现在高强度钢或焊缝上。4) 应力导向氢致开裂:在应力引导下,夹杂物和缺陷处因氢聚集形成的裂纹沿垂直应力方向开裂,形成应力导向氢致开裂。硫化氢浓度对应力腐蚀影响明显,湿硫化氢引起的开裂有硫化氢应力腐蚀、氢诱导、应力导向氢致开裂、氢鼓泡等。（3）诱致煤层自燃倾向性由于硫化氢的存在,容易产生硫化铁。硫化铁可与空气中的氧气接触发生氧化还原反应,并放出大量的热量。散热受到阻碍,逐渐达到自燃点从而引发自燃事故的发生。综上，在含硫矿物的煤系地层中进行掘进、采煤作业时，有效防治硫化氢是一个与治理瓦斯同等重要的工作。3、*煤矿现状根据*井田煤炭勘探报告分析，硫分（St,d）分布特征如下：区内可采煤层主要以4

6、、9煤，全硫平均含量为1.10-3.39%,平均为2.30%, 属低中硫煤-高硫煤。在垂向上，龙潭组上段（尤其下部）煤层硫分相对较低，下段煤层硫分有增高的趋势。其中, 9号煤层硫分最低，属低中硫煤；8、4号煤的硫分稍高，属中-中高硫煤；5、12号煤为高硫煤。在目前施工防突钻孔过程中，已经有硫化氢气体超标的现象发生。然而，在治理技术上还处于主要依靠传感器报警撤人的被动局面，还没有形成一套适合于自己的技术。因此，本建议从多家煤矿公司治理硫化氢技术的经验出发，提出一些有效的做法，以供参考。4、硫化氢防治技术措施建议 (1) 安装井下硫化氢监测监控系统。按规定安装井下硫化氢传感器,并保证正常工作。加强

7、监控系统的维护和保养,对监控装置进行经常性检查、校对,以确保监控系统灵敏可靠。(2) 采用煤层巷道边抽边掘的合理布局。利用与煤层巷道平行的邻近巷道设钻场,垂直煤层巷道轴向打钻孔,预先抽放煤层内的瓦斯和硫化氢。抽采后煤层内瓦斯和硫化氢能明显降低。(3) 利用化学方法除去硫化氢。根据硫化氢极易与石灰、碱水反应的特点，在巷道底板和工作面采用直接喷洒石灰的方法去除硫化氢。石灰要喷洒均匀,厚度不低于2 cm。重要地段要增加厚度,特别是积水处,可直接在积水处加入石灰,搅拌使其中和反应充分。在巷道两帮及顶板喷洒石灰水。通过钻机利用注浆泵往煤层预注碱水或石灰水:将饱和的碱水用注浆泵注入钻孔,注水压力为0120

8、14MPa,钻孔按规定的深度和角度施工。注完后封孔要严实,以防跑水漏水。在综采和掘进机内外喷雾除尘中加入碱水或石灰水。在集中出水口敷设导水管,石灰与硫化氢中和反应后生成的水由此流出。对所有出水点全部吊装石灰水袋。(4) 加大工作面风量,防止硫化氢积聚。增大掘进面风量,确保有效稀释和排除瓦斯和硫化氢,防止硫化氢浓度超限。按照工作面排除瓦斯、硫化氢、最低风速等诸多因素计算决定通风机的选型。当掘进工作面有大量硫化氢气体涌出时,采用大功率局部通风机,加大供风量集中抽排,风筒末端到掘进面距离不得超过5 m,以保证掘进工作面风量充足；局部通风机安装必须上双风机双电源且安装开停监测装置,并指定专人负责管理保

9、持正常运转。 (5) 建立硫化氢防突安全机制,加强检测和预防。每班安排专职人员用便携式硫化氢检测仪直接对工作面、巷道、巷道底板及积水处进行检测,并对高浓度区进行人工取样,及时分析。将分析后的数据传入地面信息工作站汇总,找出可能发生硫化氢气体突发的重要部位和区域并进行实时监控,做到早监控、早发现、早预防、早处理。(6) 建立健全安全保护机制,加强员工个体防护。针对硫化氢对回风巷支护设备电化学腐蚀严重的问题,建议将钢筋支护锚杆换成玻璃纤维锚杆,将铁丝网换成塑料假顶；支护设备外喷刷防腐蚀涂层。现场工作人员要采取防护措施,必要时配防毒面具、乳胶手套、毛巾等防护用品,并在距掘进工作面50m范围内设置专用水桶,便于工作人员及时清洗