2、煤礦瓦斯中H2S異常的原因
煤對CO2,CH4,N2的吸附實驗表明,被吸附物質(zhì)的吸附能力隨氣體沸點的增高而增大。H2S氣體的最低沸點為-60. 33oC,高于CO2, CH4 , N2等氣體,因此,煤對其具有很強的吸附能力。
生物降解、微生物硫酸鹽還原作用形成的原生H2S氣體只可能存在泥炭一褐煤階段,因泥炭一褐煤水分含量較高,H2S氣體多溶于水,一般不會造成異常。但個別干旱地區(qū),褐煤中水分含量較低時,可能會出現(xiàn)H2S氣體異常。微生物硫酸鹽還原作用形成的次生H2S氣體可能存在泥炭一焦煤階段,但硫酸鹽還原菌的繁殖靠地表水下滲灌入煤層,即使生成的H2S,也多溶于水,并被地下水帶走。
煤及圍巖中熱化學(xué)分解成因、硫酸鹽熱化學(xué)還原成因形成的H2S氣體不多,部分溶于煤層水中,部分被煤層吸附或充填于煤內(nèi)孔、裂隙之中。若煤層已被CH4、N2、CO2等飽和,一般不會造成H2S氣體異常;當煤層在抬升過程或地下水作用下瓦斯逸散后,后期在巖漿熱力作用下新形成的H2S氣體賦存到煤層中,容易造成H2S氣體異常;若煤系中存在大量硫酸鹽巖,在熱化學(xué)作用下往往造成H2S氣體異常。
若礦井煤系中存在巖漿活動,而巖漿活動伴有無機成因H2S氣體,也容易造成礦井瓦斯中H2S氣體異常。
綜上所述,造成煤礦瓦斯中H2S氣體異常的主要原因在于H2S氣體的保存條件。
3 、H2S的危害與防治
硫化氫極毒,人吸入濃度為1g/m3的H2S在數(shù)秒鐘內(nèi)即可死亡。此外,硫化氫的化學(xué)活動性極大,電化學(xué)失重腐蝕、“氫脆”和硫化物應(yīng)力腐蝕、破裂等對金屬管線的腐蝕作用強烈。
煤炭資源生產(chǎn)過程中瓦斯內(nèi)的硫化氫氣體異常(瓦斯中H2S氣體的濃度0.01%)也時有顯現(xiàn)。在煤巷掘進過程中,因巷道開拓的煤量有限,且熱化學(xué)分解、硫酸鹽熱化學(xué)還原作用導(dǎo)致煤礦瓦斯中H2S氣體異常的濃度一般小于1%,當聞到強烈的臭雞蛋氣味時,掘進面、H2S氣體異常工作面封閉,目前暫不開采。因此,煤礦生產(chǎn)中未出現(xiàn)重大傷亡事故。但若存在巖漿成因帶來的無機H2S氣體,將會對煤礦安全生產(chǎn)構(gòu)成極大危害。
硫化氫毒性極大,但硫化氫比空氣重(相對密度為1.17),且極易溶于水而形成氫硫酸。故地勢低處危險性比高處大;下風(fēng)向硫化氫濃度大,上風(fēng)向則濃度低等;在突發(fā)事故中用濕毛巾等捂嘴鼻、向高處避毒、向上風(fēng)向撤離等,均可避免或減輕傷亡。
目前在天然氣工業(yè)中普遍應(yīng)用的在井口引出H2S用火燃燒,使極毒H2S迅速轉(zhuǎn)化為有慢性污染的SO2,此種方法在礦井下無法實施,井下H2S危害的防治方法有:
(1)建立獨立的通風(fēng)系統(tǒng)。對于H2S氣體異常濃度不超過1%掘進面或工作面,改變通風(fēng)方式,增加異常區(qū)的供風(fēng)量,掘進回風(fēng)石門與總回風(fēng)下山溝通,使乏風(fēng)直接進入總回風(fēng)系統(tǒng)不影響其它工作面。與此同時調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng),采用對旋風(fēng)機,使H2S異常區(qū)供風(fēng)量增加以稀釋H2S,使其濃度達到安全生產(chǎn)的要求。
(2)改變采煤方法。改走向長壁采煤法為傾向短壁采煤法,從而形成全負壓通風(fēng)系統(tǒng),使乏風(fēng)直接進入采空區(qū)。有條件的礦井改炮采為水力采煤,炮采或機采時增加噴水量,使H2S氣體溶于水,降低其濃度。
(3)設(shè)專職瓦斯檢測員,配備便攜式H2S檢測儀、便攜式CO檢測儀以及CH4鑒定器,確保經(jīng)常檢查三種氣體濃度,嚴禁在任何時間、任何有害氣體情況下超限作業(yè)。
(4)安裝風(fēng)電沼氣閉鎖裝置,實現(xiàn)沼氣自動檢測報警。
(5)放炮時、必須用濕泥填滿炮眼及工作面端頭有可能儲氣的洞穴,嚴禁局部瓦斯聚積。放炮后,用大量水沖刷煤壁.盡量稀釋溶解H2S,降低其濃度。
4、結(jié)論
造成煤礦瓦斯中H2S氣體異常的成因主要有煤成巖階段的生物成因H2S氣體,煤變質(zhì)階段含硫酸鹽巖的煤系或后期巖漿作用的熱化學(xué)成因H2S氣體。
煤巖巷掘進時聞到臭雞蛋味,即組織人員撤離。利用H2S氣體比空氣重、極溶于水等特點,加強礦井通風(fēng)和噴水等措施稀釋、溶解H2S,降低其濃度,保證安全生產(chǎn)。