煤巷超前預(yù)注漿治理H2S施工技術(shù)

田茂長(zhǎng)+唐廣輝+楊孝軍

摘要：利用工作面打鉆超前預(yù)注漿，壓注石灰水溶液（或碳酸鈉溶液）到掘進(jìn)工作面迎頭煤體內(nèi)，使溶液與硫化氫反應(yīng)生成理化性能穩(wěn)定的硫氫化物或硫化物，工作面并備足量的生石灰，拋灑迎頭及巷道兩幫，綜掘機(jī)前方至煤壁間加裝一道全斷面噴霧，降低其逸出濃度，同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)，多種舉措，降低煤層中硫化氫含量。

關(guān)鍵詞：超前預(yù)注漿；石灰水溶液；降低硫化氫含量

中圖分類號(hào)：TD74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

礦井井下有毒有害氣體除瓦斯外，還有硫化氫（H2S）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOX）、二氧化硫（SO2）等有毒有害氣體。硫化氫是一種無(wú)色，具有臭雞蛋氣味，有劇毒的可燃?xì)怏w，礦井硫化氫的主要來(lái)源有：有機(jī)物腐爛、含硫礦物遇水分解從老空區(qū)和舊巷積水中放出，爆破工作中產(chǎn)生等。H2S氣體的最低沸點(diǎn)高于CO2、CH4 、N2等氣體，煤對(duì)其具有很強(qiáng)的吸附能力。煤層賦存的大量硫化氫由于采用綜掘機(jī)截割煤，割煤速度快，煤層破碎，吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)釋放出來(lái)，極易導(dǎo)致順槽迎頭及回風(fēng)流中硫化氫氣體超限，硫化氫（ H2S）比空氣重（相對(duì)密度為1.17），且極易溶于水而形成氫硫酸。地勢(shì)低處危險(xiǎn)性比高處大，下風(fēng)向硫化氫濃度大，上風(fēng)向則濃度低。硫化氫（ H2S）具有強(qiáng)烈毒性，能使人的血液中毒，對(duì)眼睛、粘膜以及呼吸系統(tǒng)有強(qiáng)烈的刺激作用，嚴(yán)重制約礦井安全生產(chǎn)。

2 工程概況。新疆焦煤集團(tuán)阜康氣煤公司一號(hào)煤礦，位于阜康市三灣鄉(xiāng)。阜康一礦11A221工作面回風(fēng)順槽設(shè)計(jì)為矩形巷道，設(shè)計(jì)掘進(jìn)面積為14m2，凈斷面積14m2，掘進(jìn)寬度4000mm，巷道掘進(jìn)高度3500mm，支護(hù)方式為錨網(wǎng)支護(hù)。當(dāng)巷道掘進(jìn)至開口點(diǎn)65m處，硫化氫平均濃度值為2ppm，最大值49ppm。

3 施工方案?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定硫化氫最高允許濃度0.0066%（6.6ppm）。當(dāng)硫化氫濃度超限后，對(duì)作業(yè)人員造成巨大危害?？紤]到硫化氫氣體的物理、化學(xué)性質(zhì)和危害，采取加強(qiáng)通風(fēng)、預(yù)注漿吸附、迎頭溶解等措施共同降低煤層硫化氫含量。

3.1通風(fēng)。（1）根據(jù)掘進(jìn)期間風(fēng)量計(jì)算，該工作面目前需風(fēng)348m3/min，實(shí)際風(fēng)量560m3/min；目前工作面硫化氫平均濃度2ppm，因此保證工作面實(shí)際供風(fēng)量不低于500m3/min，即可確保工作面硫化氫平均濃度在安全范圍內(nèi)；（2）工作面風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)“三專兩閉鎖”，加強(qiáng)風(fēng)機(jī)、風(fēng)量、風(fēng)筒的日常監(jiān)管。

3.2鉆孔施工。硫化氫氣體易溶于水，水與硫化氫溶解體積比為1:2.6，硫化氫氣體溶于水后生成氫硫酸，能夠和生石灰水溶液反應(yīng)生成硫化鈣和水；因此預(yù)先布置鉆孔在預(yù)掘煤體內(nèi)注入1%的生石灰水溶液可有效的溶解煤吸附的硫化氫。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及硫化氫涌出情況，在11A221回風(fēng)順槽工作面迎頭布置鉆孔。硫化氫治理措施孔終孔橫向間距為2m，縱向間距1.88m，順槽左幫控制到巷道輪廓線外3m，底板控制到巷道輪廓線外2m，由于巷道沿煤層底板掘進(jìn)，右?guī)洼喞€落在煤層底板上，故右?guī)涂刂频较锏垒喞€上，沿巷道掘進(jìn)方向控制50m。回風(fēng)順槽第一次治理在距開口65m處實(shí)施，使用750D鉆機(jī)施工鉆孔。

3.3預(yù)注漿施工。待鉆孔按照設(shè)計(jì)的施工參數(shù)施工完畢后，使用2m長(zhǎng)的4分鍍鋅管加裝閥門，鍍鋅管上捆扎馬麗散進(jìn)行封孔，要求鍍鋅管外露10cm。使用注漿泵及注漿軟管對(duì)鉆孔注入1%生石灰水溶液。

3.4掘進(jìn)施工。待硫化氫治理施工結(jié)束，施工一驗(yàn)證鉆孔，用于測(cè)定工作面的瓦斯及硫化氫含量。若滿足掘進(jìn)要求，則采用綜掘機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)施工，在綜掘機(jī)前方至煤壁間加裝一道全斷面噴霧，巷道掘進(jìn)時(shí)必須開啟噴霧，且將工作面、回風(fēng)流的全斷面噴霧均開啟。

3.5迎頭溶解。工作面應(yīng)備足量的生石灰（CaO），每班接班時(shí)由施工隊(duì)人員負(fù)責(zé)在巷道內(nèi)拋灑一遍，對(duì)于本班內(nèi)新掘進(jìn)段煤壁、落煤處及硫化氫異常區(qū)域及時(shí)拋灑，使其溶解硫化氫氣體，降低其濃度。生石灰拋灑應(yīng)覆蓋落煤區(qū)域，且應(yīng)盡量向煤壁、巷幫拋灑。

4 技術(shù)特點(diǎn)分析

煤巷超前預(yù)注漿壓注石灰水到掘進(jìn)工作面迎頭煤體內(nèi)，使溶液與硫化氫反應(yīng)生成性能穩(wěn)定的硫氫化物或硫化物，極大降低煤層硫化氫含量，避免了綜掘掘進(jìn)時(shí)煤層賦存的大量硫化氫迅速轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)釋放出來(lái)，導(dǎo)致工作面迎頭及回風(fēng)流中硫化氫氣體超限，使工作面喪失了安全作業(yè)環(huán)境。所需用的主要設(shè)備操作簡(jiǎn)單、安全可靠、效率高，所用材料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉。節(jié)省了大量通風(fēng)設(shè)施投入費(fèi)用，也避免了硫化氫氣體排放所帶來(lái)的環(huán)境污染。

結(jié)語(yǔ)

本次煤巷超前預(yù)注漿治理硫化氫氣體，注漿后綜掘機(jī)恢復(fù)掘進(jìn)，65~115m掘進(jìn)時(shí)未出現(xiàn)硫化氫超限現(xiàn)象。

實(shí)踐證明，煤巷超前預(yù)注漿治理硫化氫施工技術(shù)是煤礦過(guò)硫化氫富含區(qū)域一項(xiàng)比較實(shí)用、安全的技術(shù)。通過(guò)壓注石灰水到掘進(jìn)工作面迎頭煤體內(nèi)，使溶液與硫化氫反應(yīng)生成性能穩(wěn)定的硫氫化物或硫化物，可極大降低煤層硫化氫含量，大大提高了施工安全可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

[2]張廣太.煤礦硫化氫賦存機(jī)理及治理研究[C].太原理工大學(xué)碩士畢業(yè)論文，2007.

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