0 引言
在煤礦生產(chǎn)過程中有毒有害氣體對人的健康,、生命造成危害,。我國政府不但成立了專門的政府機構(gòu)，而且還相繼出臺并實施的《安全生產(chǎn)法》與《職業(yè)病防治法》等法津,、法規(guī),，以保障職工的健康與安全，創(chuàng)造安全、健康的工作環(huán)境,，防止各種傷害和爆炸事故,，保護人民生命和健康安全[1]。硫化氫（H2S）是一種劇毒氣體,，無色,，有臭雞蛋氣味，相對密度為1.17,，比空氣重,。H2S易燃，燃燒時火焰為藍(lán)色,，并產(chǎn)生另一種有毒氣體SO2,。與空氣及氧氣混合后遇火星易發(fā)生爆炸，其爆炸極限為4.0%～46.0%,。H2S極易溶于水,，溶于水或在潮濕的環(huán)境下呈酸性，對有機質(zhì)和金屬化合物具有很高的活性和腐蝕性,。人的嗅覺能夠感知硫化氫氣味的濃度下限為0.2～0.3ppm（1ppm=10-6）,。當(dāng)硫化氫濃度為20～30ppm時就出現(xiàn)強烈臭雞蛋氣味；當(dāng)濃度為100～150ppm時,，會使人嗅覺麻痹,；當(dāng)濃度在10000ppm時，在數(shù)秒內(nèi)會致人死亡[2],?！睹旱V安全規(guī)程》*百條規(guī)定，井下H2S氣體體積分?jǐn)?shù)不得過6.6ppm,。近年來,，隨著開采范圍的擴大和開采深度的增加，一些煤礦中硫化氫問題越發(fā)突出,。因此,，煤礦硫化氫的防治對保障安全生產(chǎn)和工人身體健康具有重要的意義。
1 廣安煤礦基本情況[3]
四川省鑫福礦業(yè)股份有限公司廣安煤礦（以下簡稱廣安煤礦）1987年10月開工,，1995年10月投產(chǎn),，現(xiàn)生產(chǎn)能力為210kt/a。礦井為平硐開拓,，主平硐口標(biāo)高+497m,，主要進風(fēng)大巷和主要回風(fēng)大巷均布置在底板茅口灰?guī)r中。
煤礦井田在新華廈系第3沉降帶四川盆地內(nèi),，位于華鎣山復(fù)式褶皺帶的龍王洞背斜中段北端,，井田走向北15°東，恰位于龍王洞背斜面向北傾伏又局部抬起的高點部位，屬傾伏狀背斜埋藏,，煤層未出露地表,。背斜似“S”形，北部狹窄,，兩翼略寬，東翼稍陡,，背斜南部寬闊呈箱狀,，深部西翼近于直立，東翼傾角還不到50°,。在井田邊界-100m標(biāo)高以上范圍內(nèi),，一般為30°～47°，煤層大傾角約為70°,，但范圍極小,，僅存在11線～12線之間的+100m至-100m的標(biāo)高內(nèi)。井田內(nèi)構(gòu)造形態(tài)簡單,，井田范圍內(nèi)地表未見斷層,，僅在12-3號和19-2號鉆孔井深651.61m～653.63m和583.21m～558.17m處巖芯破碎，地層分別增厚18m和40m,，推斷分別存在一逆斷層,。
廣安煤礦在采礦許可證劃定的范圍內(nèi)允許開采K1煤層，K1煤層位于為二疊系龍?zhí)督M一段中部,，層位穩(wěn)定,，全區(qū)可采。K1煤層上距龍?zhí)督M二段灰?guī)r12.7～21.49m,，平均16.28m,；下距鋁質(zhì)泥巖0.7～14.84m，平均4.47m,；距茅口組灰?guī)r3.24～16.49m,，平均6.76m。純煤厚度0.70～2.85m,，平均1.0m,，屬薄煤層。由東向西,，由北向南有逐漸增厚趨勢,。煤層傾角變化較大，+600m標(biāo)高以上5°～20°,，+600～+500m標(biāo)高為15°～30°,。
井田內(nèi)水文地質(zhì)條件均屬巖溶裂隙充水礦床，井田內(nèi)高山脊偏離背斜軸部，一般標(biāo)高+1000m左右,，高山峰四方山,，標(biāo)高為+1139.5m，該山脊為地表的分水嶺,。兩側(cè)順向沖溝發(fā)育,，利于地表水的排泄，逕流條件好,，并且無什么水體存在,。大氣降水后部分流入落水洞或漏斗中。根據(jù)礦井多年的開采實踐,，煤層采空區(qū)引起的頂板巖層坍塌帶和塌陷裂隙帶的高度,，不會影響到長興石灰?guī)r含水層的水，因此對礦坑水也無威脅,。井田內(nèi)水地質(zhì)條件簡單,，地下水動水位埋藏較深，循環(huán)能力不強,，對礦坑水影響甚弱,。由于礦井煤層屬隱伏構(gòu)造，煤層地表無出露,，故未受小窯開采影響,。
廣安煤礦自建井以來有四次較嚴(yán)重的裂隙硫化氫、甲烷噴出,，均發(fā)生在K1煤層底板茅口灰?guī)r掘進工作面：*次是1991年11月在掘進+590m下車場時遇裂隙硫化氫,、甲烷噴出，巷道回風(fēng)側(cè)硫化氫濃度達到16ppm,，甲烷濃度達到2.6%,，放炮后引起瓦斯燃燒，事后對該巷道進行了*性封閉,；第二次是2006年8月+500m西南巷掘進至440m時遇裂隙硫化氫,、甲烷噴出，巷道回風(fēng)側(cè)硫化氫濃度達到28ppm,，甲烷濃度達到7.0%,；第三次是2009年6月+500m西北運輸巷掘進至350m時遇裂隙硫化氫、甲烷噴出,，巷道回風(fēng)側(cè)硫化氫濃度達到21ppm,，甲烷濃度達到8.0%；第四次是2010年3月7日在+500m西北運輸巷掘進至720m時,，發(fā)生裂隙硫化氫,、甲烷噴出,，據(jù)檢測掘進工作面硫化氫濃度為2500ppm，甲烷濃度為12%,，事故造成3人死亡,，給礦井帶來沉痛的教訓(xùn)。裂隙硫化氫,、甲烷對巖巷掘進工作面以及其他采掘工作面安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅,。為了消除裂隙硫化氫、甲烷對安全生產(chǎn)的威脅,，廣安煤礦開展了對裂隙硫化氫,、甲烷的防治工作。鑒于目前國內(nèi)已有比較成熟的甲烷防治技術(shù),，本文重點闡述裂隙硫化氫防治技術(shù)的應(yīng)用,。 2 裂隙硫化氫成因及分布情況 硫化氫是在煤炭生成過程中有機物的腐爛所產(chǎn)生的一種氣體,。礦井開采后,，采空區(qū)有機物質(zhì)腐爛后也產(chǎn)生硫化氫。煤對硫化氫有很強的吸附能力,。煤礦硫化氫異常的主要原因在于硫化氫的保存條件,，華鎣山礦區(qū)喀斯特地形比較發(fā)育，有的溶洞和裂隙存在,，這就為硫化氫的儲存創(chuàng)造了條件,。廣安煤礦為華鎣山龍王洞背斜北端的末端，呈隱伏廂狀,，和地表沒有通道,，硫化氫呈高壓狀態(tài)封閉儲存于溶洞和裂隙中。高壓狀態(tài)下的硫化氫噴出危害很大,，如不采取措施或措施不到位,，就會造成人員傷亡事故（2010年的“3.7”硫化氫中毒事故就是一個沉痛的教訓(xùn)）。 廣安煤礦在揭露K1煤層進入底板茅口組30m～150m的黑色泥質(zhì)灰?guī)r中掘進+500m西北,、西南運輸大巷和+575m北,、+590m南總回風(fēng)巷等巷道，釬探和鉆探時均遇到過裂隙構(gòu)造,，噴出高壓硫化氫和甲烷氣體,。 在W55采區(qū)煤巷掘進中也出現(xiàn)過硫化氫，有硫化氫涌出的掘進工作面放炮后硫化氫濃度在10～20ppm（硫化氫涌出量為1.5～3L/min）之間,，正常情況下硫化氫的濃度在0～3ppm（硫化氫涌出量0～0.45L/min）之間,，在保持正常通風(fēng)的情況下對安全生產(chǎn)的影響比較小。 在W5503和E5302采煤工作面局部區(qū)域出現(xiàn)過硫化氫涌出,，有硫化氫涌出的區(qū)域放炮后濃度在10～30ppm,，對安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅,。 綜上所述，廣安煤礦在K1煤層底板茅口灰?guī)r中距K1煤層層間距30～150m處巖溶發(fā)育,，溶洞裂隙內(nèi)及其影響區(qū)域富含高壓力高濃度高含量的硫化氫,；在K1煤層局部區(qū)域富含硫化氫氣體。 3 裂隙硫化氫綜合防治技術(shù) 3.1 硫化氫氣體的監(jiān)測監(jiān)控 ①在有硫化氫氣體涌出的采煤,、掘進工作面,、采區(qū)回風(fēng)巷、一翼回風(fēng)大巷,、+818總回風(fēng)斜井安裝硫化氫傳感器,，安裝位置符合《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》（AQ1029—2007）標(biāo)準(zhǔn)中甲烷傳感器安裝位置要求，實現(xiàn)對硫化氫氣體的連續(xù)在線實時監(jiān)測,。當(dāng)硫化氫傳感器顯示*,，監(jiān)控值班員必須立即向礦調(diào)度員報告。安監(jiān)員和掘進工作面的瓦檢員配備便攜式硫化氫氣體檢測儀檢測硫化氫,，濃度*,，及時向礦調(diào)度室匯報。調(diào)度員接到硫化氫限報告后,，要及時組織硫化氫限區(qū)域停工撤人,。 ②硫化氫檢測地點和次數(shù)。前巖巷掘進工作面每班分別在工作面（拱頂,、腰線,、底板）和裝巖機前后10m范圍內(nèi)中下部及回風(fēng)風(fēng)流進行詳細(xì)檢測。各班進班時,、裝藥前和放炮后均必須檢測硫化氫濃度,。其他掘進工作面每班檢測一次。 ③在距掘進工作面5m處的回風(fēng)側(cè)安裝一臺硫化氫傳感器,，在鉆場鉆機處安裝一臺硫化氫傳感器,，并對巷道內(nèi)所有電氣設(shè)備進行硫化氫電閉鎖。硫化氫電閉鎖斷電濃度為≥6.6ppm,，復(fù)電濃度為<6.6ppm,。 3.2 巖巷掘工作面裂隙硫化氫防治技術(shù) 3.2.1 鉆探技術(shù) 在巖巷掘進工作面必須通過長探鉆孔探明裂隙硫化氫賦存情況，堅持“先探后掘”的原則,。長探鉆孔施工布置如圖1,。 ①每隔150m在巷道兩幫各施工一個鉆場，用液壓鉆機施工前探孔,，每個鉆場內(nèi)施工2個探孔,，探孔長度為160～200m，其中1個上向孔,、1個下向孔,，探孔終孔位置距巷幫10m～15m,。②當(dāng)掘進工作面距探孔終孔位置10m時，必須再次施工鉆場和前鉆孔探測裂隙硫化氫,。硬巖探孔長度不足160m時,，必須提前施工鉆場、探孔,，探孔要始終保持至少有10m的前距離,。③鉆孔方位角根據(jù)巷道方位角確定。鉆孔相對于巷道的傾角,、偏角均為3.9°,。2#和4#鉆孔開口位置距底板高1.0m，1#和3#鉆孔開口位置距底板高1.4m,。1#和3#孔為上向孔,，2#和4#孔為下向孔。鉆孔孔口距巷幫1.0m,。④如前鉆孔遇有裂隙硫化氫時,，現(xiàn)場作業(yè)人員必須立即停止作業(yè)、關(guān)閉封孔器截止閥,、不得拔出鉆桿,，撤出人員,、向調(diào)度室匯報,，由救護隊員負(fù)責(zé)對其進行抽放施工。 3.2.2 釬探技術(shù) 掘進巷道前,，先施工前釬探孔,，釬探孔數(shù)量3個（如果巖石層理不清、紊亂,，可適當(dāng)增加釬探孔個數(shù)）,，分別位于磧頭的左、右兩幫和巷頂部,，釬探孔外岔角30°（見圖2）,。釬探孔長度4m，循環(huán)進度不大于1.4m,，每一循環(huán)必須施工釬探孔,。如前鉆孔未遇裂隙硫化氫，則可正常掘進,，并在掘進工作面前方始終留足2.0m的安全屏障,，再進行下一輪釬探。如前釬探孔遇有裂隙硫化氫時,，現(xiàn)場作業(yè)人員必須立即停止作業(yè),、不得拔出鉆桿,、并立即撤出人員，向調(diào)度室匯報,，由救護隊員負(fù)責(zé)對其進行處理,。只有當(dāng)巷道風(fēng)流中硫化氫濃度降到6.6ppm以下時才準(zhǔn)恢復(fù)掘進。 3.2.3 防鉆探噴孔技術(shù) 因鉆探區(qū)域可能含高壓力高濃度高含量的硫化氫氣體,，所有前長探鉆孔施工均需安設(shè)防護裝置,，包括封孔器、截止閥等,。 ①開孔及固管,。用Φ75mm鉆頭開孔至孔深4m，再用Φ115mm鉆頭擴孔,，插入Φ108mm無縫鋼管制作的套管,，并在管與孔壁間進行注漿密封和固定。②封孔器安裝及試壓,。待固管砂漿凝固后,，用Φ75mm鉆頭清水鉆進至孔深5m，安裝封孔器及鉆桿逆止閥,，通過注漿管加壓至5MPa試壓,。合格后繼續(xù)鉆進。③探鉆時如遇裂隙硫化氫涌出,，必須立即關(guān)閉截止閥,，撤出人員，由救護隊員安裝管路進行抽放,。④裂隙硫化氫抽放,。出現(xiàn)裂隙硫化氫氣體后，當(dāng)采取加大供風(fēng)量,、撒生石灰等措施處理后,，仍然降不到安全濃度以下時，必須采取抽放措施進行處理,。抽放裂隙硫化氫必須編制專門的安全技術(shù)措施,，由救護隊員負(fù)責(zé)實施。 3.3 煤巷掘進工作面裂隙硫化氫防治技術(shù)
①加大工作面風(fēng)量,。選用FBD5.6對旋式局部通風(fēng)機替換原11kW局部通風(fēng)機,，將工作面有效風(fēng)量由110m3/min提高到180m3/min，掘進工作面硫化氫稀釋到安全濃度,。②預(yù)抽硫化氫,。預(yù)抽時間要盡量長，不得低于3個月,。
3.4 采煤工作面硫化氫防治技術(shù)
①加強通風(fēng),。采煤工作面實行分區(qū)通風(fēng),，加大工作面風(fēng)量，將硫化氫濃度稀釋到安全濃度,。
②預(yù)抽硫化氫,。預(yù)抽時間不得低于3個月，順層抽放孔孔間距3m,。
③加強勞動組織,。1）攉煤、支護,、打眼放炮必須堅持兩人一組作業(yè),，互相監(jiān)護安全，搞好自主保安和互助保安工作,。2）在攉煤前及攉煤過程中,，作業(yè)人員必須利用乳化液系統(tǒng)的液壓槍，對煤炭噴灑清水進行濕潤,，利用硫化氫溶于水的特性降低煤體中的硫化氫濃度,。3）攉煤人員應(yīng)先在基本支柱的*排與第二排之間攉煤壁側(cè)煤炭，經(jīng)安檢員檢測硫化氫濃度在安全規(guī)定范圍內(nèi),，在煤壁側(cè)煤炭攉至平刮板機中部槽后,，方能進入煤壁側(cè)攉基本柱內(nèi)的煤炭。
④及時封堵采空區(qū)及報廢巷道,。
3.5 個體防護
①進入采掘工作面的所有員工必須隨身攜帶好壓縮氧自救器,，并達到應(yīng)知應(yīng)會，知道原理會使用,，發(fā)現(xiàn)硫化氫異常時,，迅速佩戴好自救器,，撤離工作面到進風(fēng)巷道,。為避免硫化氫對眼睛刺激造成傷害，應(yīng)佩戴護目鏡,。②在工作面機,、風(fēng)巷距安全出口30m處安裝壓風(fēng)自救裝置，壓風(fēng)自救裝置數(shù)量應(yīng)滿足該工作面多工作人數(shù)需要,，壓風(fēng)管徑,、風(fēng)壓、風(fēng)量符合國家相關(guān)要求,。當(dāng)工作面硫化氫濃度過規(guī)程要求時,，撤到進風(fēng)巷的人員利用壓風(fēng)自救裝置自救。③設(shè)置避災(zāi)硐室,，避災(zāi)硐室符合國家相關(guān)要求,。避災(zāi)硐室作為發(fā)爆器起爆位置,，放炮時作業(yè)人員進入避災(zāi)硐室躲避。
4 結(jié)語
本文從分析研究廣安煤礦裂隙硫化氫噴出特點和裂隙硫化氫的地質(zhì)分布特征入手,，結(jié)合本礦井的實際情況,，提出裂隙硫化氫綜合治理的技術(shù)方案并在現(xiàn)場實際應(yīng)用，初步控制了底板巖巷掘進工作面揭穿巖溶噴出硫化氫,、采煤工作面異常涌出硫化氫災(zāi)害和硫化氫中毒事故的發(fā)生,，達到預(yù)期目標(biāo)，為礦井安全生產(chǎn)創(chuàng)造了條件,，取得了較好的安全經(jīng)濟效益和社會效益,。
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
17
立即詢價
您提交后,，專屬客服將第一時間為您服務(wù)