泰安市成礦地質(zhì)條件獨(dú)特,礦產(chǎn)種類多樣,分布廣泛,石膏資源極其豐富,現(xiàn)已探明大汶口地區(qū)石膏儲(chǔ)量360.51億噸,預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景儲(chǔ)量667.42億噸,占山東省石膏總量的95%,資源儲(chǔ)量居全國(guó)第一。近年來,泰安市充分發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì),先后建設(shè)了5處石膏礦,年產(chǎn)150萬噸石膏,石膏的開采和加工對(duì)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。隨著石膏開采規(guī)模的擴(kuò)大,硫化氫突出事故安全隱患更加明顯,加強(qiáng)硫化氫防治工作顯得尤為重要和迫切。
一、硫化氫的特性及其防治工作存在的問題
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硫化氫; Hydrogen sulfide; 為無色氣體。具有臭蛋氣味。分子式H2-S。分子量34.08。相對(duì)密度1.19。熔點(diǎn)-82.9℃。沸點(diǎn)-61.8℃。易溶于水,亦溶于醇類、石油溶劑和原油中。可燃上限為45.5 %,下限為4.3%。燃點(diǎn)292℃。
在采礦和從礦石中提煉銅、鎳、鈷等,煤的低溫焦化,含硫石油的開采和提煉,橡膠、人造絲、鞣革、硫化染料、造紙、顏料、菜腌漬、甜菜制糖、動(dòng)物膠等工業(yè)中都有硫化氫產(chǎn)生; 開挖和整治沼澤地、溝渠、水井、下水道、潛涵、隧道和清除垃圾、污物、糞便等作業(yè),以及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室工作者都有接觸硫化氫的機(jī)會(huì); 天然氣、礦泉水、火山噴氣和礦下積水,也常伴有硫化氫存在。由于硫化氫可溶于水及油中,有時(shí)可隨水或油流至遠(yuǎn)離發(fā)生源處,而引起意外中毒事故。
硫化氫經(jīng)粘膜吸收快,皮膚吸收甚少。硫化氫是一種神經(jīng)毒劑,亦為窒息性和刺激性氣體。其毒作用的主要靶器是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng),亦可伴有心臟等多器官損害,對(duì)毒作用最敏感的組織是腦和粘膜接觸部位。硫化氫在體內(nèi)大部分經(jīng)氧化代謝形成硫代硫酸鹽和硫酸鹽而解毒,在代謝過程中谷胱甘肽可能起激發(fā)作用;少部分可經(jīng)甲基化代謝而形成毒性較低的甲硫醇和甲硫醚,但高濃度甲硫醇對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用。體內(nèi)代謝產(chǎn)物可在24小時(shí)內(nèi)隨尿排出,部分隨糞排出,少部分以原形經(jīng)肺呼出,在體內(nèi)無蓄積。
硫化氫的急性毒作用靶器官和中毒機(jī)制可因其不同的濃度和接觸時(shí)間而異。濃度越高則中樞神經(jīng)抑制作用越明顯,濃度相對(duì)較低時(shí)粘膜刺激作用明顯。人吸入70~150 mg/m3/1~2小時(shí),出現(xiàn)呼吸道及眼刺激癥狀,吸2~5分鐘后嗅覺疲勞,不再聞到臭氣。吸入300 mg/m3/1小時(shí),6~8分鐘出現(xiàn)眼急性刺激癥狀,稍長(zhǎng)時(shí)間接觸引起肺水腫。吸入760 mg/m3/15~60分鐘,發(fā)生肺水腫、支氣管炎及肺炎,頭痛、頭昏、步態(tài)不穩(wěn)、惡心、嘔吐。吸入1000 mg/m3/數(shù)秒鐘,很快出現(xiàn)急性中毒,呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。
大汶口地區(qū)石膏集中分布大汶口盆地,橫跨肥城市和岱岳區(qū),受成礦地質(zhì)條件的制約,石膏資源在空間分布上呈現(xiàn)明顯的差異。根據(jù)大汶口石膏礦區(qū)石膏開采中實(shí)際揭露情況,整個(gè)礦區(qū)石膏礦層及上、下圍巖中普遍存在硫化氫氣體,硫化氫賦存狀況復(fù)雜,含量高低不一,在一定條件下形成高濃度硫化氫氣體瞬間噴出現(xiàn)象,突出迅速、無規(guī)律,超前預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)難度大。且大部分區(qū)域含量較高,極易突發(fā),對(duì)員工人身安全構(gòu)成巨大威脅。
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泰安市石膏礦山企業(yè)在硫化氫防治方面做了大量工作,探索了一些方法,但在硫化氫預(yù)防和治理方面,還存在許多問題。(1)目前對(duì)硫化氫氣體突出的規(guī)律性沒有根本掌握,無法進(jìn)行全面有效的超前排放、提前預(yù)防,不能及時(shí)控制硫化氫氣體的突出。從大汶口石膏礦區(qū)石膏開采情況來看,含水區(qū)域和導(dǎo)水?dāng)鄬蛹肮?jié)理、裂隙等構(gòu)造,出水時(shí)都伴隨著大量硫化氫氣體的涌出,為過斷層掘進(jìn)開采埋下了巨大隱患。(2)對(duì)硫化氫氣體瞬間突出缺乏有效的監(jiān)控手段。對(duì)硫化氫氣體還停留在局部的監(jiān)測(cè)階段,還達(dá)不到對(duì)礦井全面性的全覆蓋的監(jiān)控。(3)硫化氫氣體中毒傷害范圍廣、速度快,一旦發(fā)生硫化氫中毒,現(xiàn)有的醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療條件和救護(hù)設(shè)備無法達(dá)到快速救治的效果。(4)隨著礦井的開拓延深,通風(fēng)系統(tǒng)阻力越來越大,礦井通風(fēng)安全系數(shù)逐漸減小,對(duì)硫化氫氣體的快速排放造成了一定的影響。同時(shí),井下各作業(yè)地點(diǎn)排出的硫化氫氣體都通過回風(fēng)巷道順風(fēng)井排至地面,從而為井下作業(yè)人員避水災(zāi)造成了安全隱患。(5)施工人員、救援人員的安全素質(zhì)和實(shí)戰(zhàn)技能水平有待進(jìn)一步提高。
二、硫化氫預(yù)防和治理的對(duì)策
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一是隔離原則。通過留設(shè)足夠的護(hù)頂膏和護(hù)底膏,將硫化氫隔離在頁巖中,阻止其涌出。
二是釋放原則。通過打釋放孔,將硫化氫氣體有計(jì)劃地釋放出來。
三是宜抽不宜吹的原則。遇到硫化氫氣體的突出,要將其抽出來,不能吹,減少硫化氫氣體在井下的停留時(shí)間。
四是躲的原則。遇到硫化氫氣體,要迅速將人員撤離到安全通風(fēng)的地方。
(二)硫化氫防治對(duì)策
1、繼續(xù)推行行之有效的硫化氫預(yù)防和治理措施。一是科學(xué)確定硫化氫異常區(qū)域,并采取混合通風(fēng);二是加大硫化氫異常區(qū)域釋放孔的密度;三是加大硫化氫異常區(qū)域硫化氫檢測(cè)的頻率;四是配置硫化氫檢測(cè)儀器及各工作面的救護(hù)設(shè)備。實(shí)踐證明,這些辦法取得了較好的效果,在今后的工作中應(yīng)當(dāng)繼續(xù)堅(jiān)持,并大力推廣。
2、科學(xué)合理地確定礦房采留比。石膏礦山企業(yè)要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)礦房采留比的研究,在確保安全開采,不浪費(fèi)國(guó)家資源的基礎(chǔ)上,合理地選取礦房采高、采寬、礦柱留設(shè)寬度及礦房長(zhǎng)度,盡可能縮短單礦房回采時(shí)間,確保礦房在回采期間底板不發(fā)生爆裂,最大限度地減少硫化氫突出的條件。要嚴(yán)格執(zhí)行山東省石膏礦安全規(guī)程,留足護(hù)頂膏和護(hù)底膏。
3、改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)。在原通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,根據(jù)石膏礦現(xiàn)狀和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造,探索科學(xué)先進(jìn)的通風(fēng)方式,對(duì)局部回風(fēng)巷道進(jìn)行擴(kuò)刷,減小通風(fēng)阻力,增大通風(fēng)能力,縮短硫化氫氣體的在作業(yè)地點(diǎn)停留的時(shí)間。
4、超前對(duì)含水區(qū)打鉆探放硫化氫。針對(duì)含水構(gòu)造或含水區(qū)域出水就會(huì)有硫化氫氣體涌出的實(shí)際情況,采取超前對(duì)含水區(qū)打鉆探放。探至含水區(qū)后,先釋放出含水區(qū)的硫化氫氣體,再注入一定量的石灰水,中和硫化氫氣體,最后用水泥注漿封堵,將流動(dòng)的含氣水層封固起來,為巷道掘進(jìn)安全奠定基礎(chǔ)。
5、配置性能先進(jìn)的設(shè)備和儀器。購(gòu)進(jìn)技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)、靈敏度高、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的硫化氫氣體檢測(cè)報(bào)警儀。選擇購(gòu)進(jìn)符合石膏礦山的鉆探設(shè)備,以滿足超前探放硫化氫氣體的需要。使用穩(wěn)定、可靠的檢測(cè)設(shè)備,逐步淘汰質(zhì)量低、靈敏度差、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定的檢測(cè)設(shè)備,確保硫化氫突出時(shí)報(bào)警快速、準(zhǔn)確,為人員及時(shí)撤離創(chuàng)造條件。
6、建立完善的硫化氫監(jiān)控系統(tǒng)。在現(xiàn)有局部電視監(jiān)控的基礎(chǔ)上,加大投入,實(shí)現(xiàn)全礦井監(jiān)測(cè)、監(jiān)控。在各主要回風(fēng)巷道安裝硫化氫和風(fēng)量監(jiān)測(cè)、監(jiān)控裝置,全自動(dòng)、全方位、全天候地監(jiān)測(cè)、監(jiān)控硫化氫氣體及風(fēng)量的變化情況。監(jiān)控室值班人員當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常:顯示的硫化氫濃度數(shù)據(jù)突然變大且逐步增高,達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí),可立即通過通訊系統(tǒng)查明突出地點(diǎn)、突出原因、人員是否采取安全措施緊急撤離、有無傷害及硫化氫突出有無繼續(xù)發(fā)展,危害有無繼續(xù)升級(jí)等情況,并立即電話通知受威脅區(qū)段的人員緊急撤離或告知其他人員嚴(yán)禁進(jìn)入受威脅地段。當(dāng)硫化氫突出量大,需要采取救援措施時(shí),可立即電話通知石膏礦領(lǐng)導(dǎo)及各相關(guān)部門,及時(shí)啟動(dòng)硫化氫突出事故應(yīng)急救援預(yù)案,進(jìn)行救護(hù)。
7、加強(qiáng)人員培訓(xùn)和演練。井下各工作面配全、配齊自救設(shè)備、設(shè)施(氧氣呼吸機(jī)、化學(xué)氧自救器),加強(qiáng)員工對(duì)硫化氫預(yù)防和救援知識(shí)的培訓(xùn),切實(shí)使員工熟知硫化氫的危害、突出征兆、必要的自救互救知識(shí)、氧氣呼吸機(jī)的使用等知識(shí),不斷提高員工的安全業(yè)務(wù)素質(zhì),形成自救能力。
各石膏礦山企業(yè)都要制定硫化氫突出事故應(yīng)急救援預(yù)案,并按要求進(jìn)行了事故救援演習(xí)。進(jìn)一步增強(qiáng)員工對(duì)硫化氫突出事故的救援經(jīng)驗(yàn),提高干部員工的安全意識(shí)和實(shí)戰(zhàn)能力。
8、探索建立硫化氫探放、抽排系統(tǒng)。自工作面通過回風(fēng)巷道、風(fēng)井至地面設(shè)置抽排管路,在地面設(shè)置抽排站,安設(shè)抽氣泵。對(duì)待掘進(jìn)巷道和待采礦房實(shí)行預(yù)先打眼釋放,當(dāng)孔內(nèi)硫化氫氣體突出量過高時(shí),立即將探放孔與抽排管路對(duì)接,借助抽氣泵的吸力,排往地面泵站,最大限度地超前釋放出工作面儲(chǔ)存的硫化氫氣體。
9、建立井下氧氣室。針對(duì)硫化氫突出快,人員升井速度慢的缺點(diǎn),在礦井下建立應(yīng)急救援系統(tǒng),配備先進(jìn)的救援設(shè)備及醫(yī)療救護(hù)人員,確保突發(fā)事故時(shí)能迅速反應(yīng),及時(shí)救援,減少傷亡。在井下選擇適當(dāng)位置(兩邊都能兼顧的區(qū)段)建立氧氣室(應(yīng)急救援醫(yī)療站),站內(nèi)設(shè)置吸氧裝置及救護(hù)設(shè)備設(shè)施、藥品和醫(yī)務(wù)值班人員,并安裝通訊系統(tǒng)能直接與各施工現(xiàn)場(chǎng)取得聯(lián)系。一旦發(fā)生硫化氫氣體突出情況,形成人員可迅速將中毒人員送至站內(nèi)呼吸高壓氧,降低中毒人員的傷害程度,為進(jìn)一步救護(hù)奠定基礎(chǔ)。
10、加強(qiáng)硫化氫氣體從生成到賦存狀況及突出機(jī)理的研究。在認(rèn)真貫徹執(zhí)行《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》、《山東省石膏礦山安全規(guī)程》的基礎(chǔ)上,結(jié)合大汶口石膏礦區(qū)特點(diǎn),積極進(jìn)行調(diào)查研究工作,針對(duì)各種條件下硫化氫的突出形式,研究預(yù)防和治理的技術(shù)及方法工藝,并提出針對(duì)性的預(yù)防和治理措施,提高生產(chǎn)的安全性。組織山東科技大學(xué)等院校和專家對(duì)大汶口石膏礦區(qū)的石膏生產(chǎn)礦山的硫化氫突出機(jī)理、預(yù)防和治理工作進(jìn)行研究,確定預(yù)防和治理方案,從理論上填補(bǔ)大汶口石膏礦區(qū)硫化氫預(yù)防和治理的空白。一方面組織頂尖的專家進(jìn)行研究,從理論上提出預(yù)防和治理硫化氫的方法和措施;另一方面,從各個(gè)石膏礦生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),歸納出行之有效的預(yù)防方法。
總之,石膏礦山硫化氫預(yù)防和治理是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù),要逐步完善硫化氫防治系統(tǒng),探索先進(jìn)的硫化氫防治技術(shù),建立健全一套完善的預(yù)防、預(yù)警機(jī)制,落實(shí)各項(xiàng)措施,改善礦井安全生產(chǎn)環(huán)境,提高礦井安全生產(chǎn)和防災(zāi)、救災(zāi)能力,實(shí)現(xiàn)石膏礦山的安全生產(chǎn)。