裂隙硫化氫防治技術應用(新).

1、裂隙硫化氫防治技術應用裂隙硫化氫防治技術應用四川省鑫福礦業(yè)股份四川省鑫福礦業(yè)股份廣安煤業(yè)有限公司廣安煤業(yè)有限公司1.1.緒緒 言言 1.1 1.1 本課題的提出本課題的提出 廣安煤礦為生產(chǎn)礦井。1987年10月開工，1995年10月投產(chǎn)，設計生產(chǎn)能力150kt/a，核定生產(chǎn)能力210kt/a。礦井為平硐開拓，主平硐口標高+497m,主要進風大巷和主要回風大巷均布置在底板茅口灰?guī)r中。自建井以來有四次較嚴重的裂隙硫化氫、甲烷噴出，均發(fā)生在K1煤層底板茅口灰?guī)r掘進工作面。歷次裂隙硫化氫、甲烷噴出情況歷次裂隙硫化氫、甲烷噴出情況 第一次是1991年11月在掘進+590m下車場時遇裂隙硫化氫、甲烷噴出，

2、巷道回風側硫化氫濃度達到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永久性封閉。 歷次裂隙硫化氫、甲烷噴出情況歷次裂隙硫化氫、甲烷噴出情況 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，巷道回風側硫化氫濃度達到28ppm，甲烷濃度達到7.0%，。 歷次裂隙硫化氫、甲烷噴出情況歷次裂隙硫化氫、甲烷噴出情況 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，巷道回風側硫化氫濃度達到21ppm，甲烷濃度達到8.0%，。 歷次裂隙硫化氫、甲烷噴出情況歷次裂隙硫化氫、甲烷噴出情況 第四次是2010年3月7日在+5

3、00m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，給我們帶來沉痛的教訓。 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，本文重點闡述裂隙硫化氫防治技術的應用。 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)造成了嚴重威脅。1.2 本課題研究內(nèi)容和主要技術指標本課題研究內(nèi)容和主要技術指標 在四川省鑫福礦業(yè)股份有限公司及下屬子公司廣安鑫福煤業(yè)有限公司的指導下，廣安煤礦開展了“裂隙硫化氫防治技術應用”工作。從研究廣安煤礦

4、裂隙硫化氫的地質分布特征入手，調查相鄰龍灘煤礦的裂隙硫化氫治理經(jīng)驗，結合本礦井的實際情況，提出裂隙硫化氫治理的技術方案并加以應用。1.2.1 1.2.1 主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容 1.2.1.1了解硫化氫的性質、危害及在礦井內(nèi)的分布情況; 1.2.1.2 硫化氫監(jiān)測監(jiān)控; 1.2.1.3提出裂隙硫化氫治理的技術方案，并加以應用。1.2.2 1.2.2 主要技術經(jīng)濟指標主要技術經(jīng)濟指標 1.2.2.1 降低采掘工作面硫化氫濃度，不因硫化氫濃度超限而停產(chǎn)，實現(xiàn)安全生產(chǎn); 1.2.2.2 不發(fā)生硫化氫中毒及傷亡事故。2.硫化氫的性質和危害硫化氫的性質和危害 硫化氫有強烈毒性。濃度越高則對中樞神經(jīng)抑的

5、制作用越明顯，濃度相對較低時粘膜刺激作用明顯。人吸入70150mg/m3（4598ppm）12小時，出現(xiàn)呼吸道及眼刺激癥狀；吸入25分鐘后嗅覺疲勞,不再聞到臭氣。硫化氫的性質和危害硫化氫的性質和危害 吸入300mg/m3(195ppm)， 68分鐘出現(xiàn)眼急性刺激癥狀，稍長時間接觸引起肺水腫。吸入760 mg/m3(495ppm)1560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(650ppm)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。3.裂隙硫化氫的生成原因裂隙硫化氫的生成原因 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

6、井開采后，采空區(qū)有機物質腐爛后也產(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，有大量的溶洞和裂隙存在，這就為硫化氫的儲存創(chuàng)造了條件。裂隙硫化氫的生成原因裂隙硫化氫的生成原因 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”硫化氫中毒就是一個沉痛的教訓。4.裂隙硫化氫在礦區(qū)的分布情況裂隙硫化氫在礦區(qū)的分布情況 4.1 礦井地質特征及水文地質 本井田在新華廈系第3沉降帶四

7、川盆地內(nèi)，位于華鎣山復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。4.1 礦井地質特征及水文地質礦井地質特征及水文地質 在井田技術邊界-100m標高以上范圍內(nèi)，一般為3047，煤層最大傾角約為70，但范圍極小，僅存在11線-12線之間的+100m至-100m的標高內(nèi)。井田內(nèi)構造形態(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651.61m653.63m和583.21m558.17m處巖芯

8、破碎，地層分別增厚18m和40m，推斷分別存在一逆斷層。礦井地質特征及水文地質礦井地質特征及水文地質 井田內(nèi)含煤13層，位于龍?zhí)督M的龍1地層中，自上而下依次為K2、K1、K0煤層。K2與K1間距3.157.34m，K1與K0間距1.045.93 m。 K1煤層位于龍?zhí)督M一段中部，全區(qū)可采。上距龍?zhí)督M二段灰?guī)r1222m，平均19m；下距鋁質泥巖1.0411.52m，平均6.73m；距茅口組灰?guī)r1.95 15.28m，平均9.2m。 煤層頂?shù)装鍘r性情況見附圖附圖1。煤層頂?shù)装鍘r性情況見附圖煤層頂?shù)装鍘r性情況見附圖14.2 裂隙硫化氫的分布情況裂隙硫化氫的分布情況 廣安煤礦在揭露K1煤層進入底板茅口

9、組30m150m的黑色泥質灰?guī)r中掘進+500m西北、西南運輸大巷和+575m北、+590m南總回風巷等巷道，釬探和鉆探時均遇到過裂隙構造，噴出高壓硫化氫和甲烷氣體。裂隙硫化氫的分布情況裂隙硫化氫的分布情況 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1020PPm（硫化氫涌出量為1.53升/分鐘）之間，正常情況下硫化氫的濃度在03PPm（硫化氫涌出量00.45升/分鐘）之間，在保持正常通風的情況下對安全生產(chǎn)的影響比較小。裂隙硫化氫的分布情況裂隙硫化氫的分布情況 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1030

10、PPm，對安全生產(chǎn)構成威脅。 綜上所述，廣安煤礦在綜上所述，廣安煤礦在K1煤層底板茅口灰煤層底板茅口灰?guī)r中距巖中距K1煤層層間距煤層層間距30150米處巖溶發(fā)米處巖溶發(fā)育，溶洞裂隙內(nèi)及其影響區(qū)域富含高壓力育，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；在高濃度高含量的硫化氫；在K1煤層局部區(qū)煤層局部區(qū)域富含硫化氫氣體。域富含硫化氫氣體。 5.裂隙硫化氫防治技術裂隙硫化氫防治技術 5.1硫化氫氣體的監(jiān)測監(jiān)控 5.1.1在有硫化氫氣體涌出的采煤、掘進工作面、采區(qū)回風巷、一翼回風大巷、+818總回風斜井安裝硫化氫傳感器，安裝位置符合AQ1029-2007標準中甲烷傳感器安裝位置要求，實現(xiàn)對

11、硫化氫氣體的連續(xù)在線實時監(jiān)測。當硫化氫傳感器顯示超限時，監(jiān)控值班員必須立即向礦調度員報告。5.1硫化氫氣體的監(jiān)測監(jiān)控硫化氫氣體的監(jiān)測監(jiān)控 當硫化氫傳感器顯示超限時，監(jiān)控值班員必須立即向礦調度員報告。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，濃度超限時，及時向礦調度室匯報。調度員接到硫化氫超限報告后，要及時組織硫化氫超限工作面停工撤人。硫化氫氣體的監(jiān)測監(jiān)控硫化氫氣體的監(jiān)測監(jiān)控 5.1.2硫化氫檢測地點和次數(shù)。超前巖巷掘進工作面每班分別在工作面（拱頂、腰線、底板）和耙?guī)r機前后10m范圍內(nèi)中下部及回風風流進行詳細檢測。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

12、面每班檢測一次。硫化氫氣體的監(jiān)測監(jiān)控硫化氫氣體的監(jiān)測監(jiān)控 5.1.3在距掘進工作面5m處的回風側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)所有電氣設備進行硫化氫電閉鎖。硫化氫電閉鎖斷電濃度為6.6ppm，復電濃度為6.6ppm。5.2.巖掘工作面裂隙硫化氫防治技術巖掘工作面裂隙硫化氫防治技術 5.2.1鉆探技術 在巖石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。即每隔150m在巷道兩幫各施工一個鉆場，用液壓鉆機施工超前探孔，每個鉆場內(nèi)施工2個探孔，探孔長度為160200m，其中1個上向孔、1個下向孔，探孔終孔位置距巷幫10m15m。當掘進磧

13、頭距探孔終孔位置10m時，必須再次施工鉆場和超前鉆孔探測裂隙硫化氫。5.2.1鉆探技術鉆探技術 在巖石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。即每隔150m在巷道兩幫各施工一個鉆場，用液壓鉆機施工超前探孔，每個鉆場內(nèi)施工2個探孔，探孔長度為160200m，其中1個上向孔、1個下向孔，探孔終孔位置距巷幫10m15m。當掘進磧頭距探孔終孔位置10m時，必須再次施工鉆場和超前鉆孔探測裂隙硫化氫。 鉆探技術鉆探技術 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的超前距離。如超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)、關閉封

14、孔器截止閥、不得拔出鉆桿，撤出人員、向調度室匯報，由救護隊員戴機對其進行抽放施工。長探鉆孔布置見附圖附圖2。 長探鉆孔布置見附圖長探鉆孔布置見附圖25.2.2釬探技術釬探技術 掘進巷道前，先施工超前釬探孔，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。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。如超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。釬探技術釬探技術 如超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

15、調度室匯報，由救護隊員戴機對其進行處理。只有當巷道風流中硫化氫濃度降到6.6ppm以下時才準恢復掘進。5.2.3防鉆探噴孔技術防鉆探噴孔技術 因鉆探區(qū)域可能含高壓力高濃度高含量的硫化氫氣體，所有超前長探鉆孔施工均需安設防護裝置，包括封孔器、截止閥等。 5.2.3.1開孔及固管。用75mm鉆頭開孔至孔深4m，再用115mm鉆頭擴孔，插入108mm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。防鉆探噴孔技術防鉆探噴孔技術 5.2.3.2封孔器安裝及試壓。待固管砂漿凝固后，用直徑75mm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。 5.2.3

16、.3探鉆時如遇裂隙硫化氫涌出，必須立即關閉截止閥，撤出人員，由救護隊員安裝管路進行抽放。防鉆探噴孔技術防鉆探噴孔技術 5.2.3.4 裂隙硫化氫抽放 出現(xiàn)裂隙硫化氫氣體后，當采取加大供風量、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措施，由救護隊員負責實施。煤掘工作面裂隙硫化氫防治技術煤掘工作面裂隙硫化氫防治技術 5.3.1加大工作面風量。選用FBD5.6對旋式局部通風機替換原11KW局部通風機，將工作面有效風量由110m3/min提高到180m3/min，掘進工作面硫化氫稀釋到安全濃度。 5.3.2預抽硫化氫。預抽時間要盡量

17、長，不得低于3個月。采煤工作面硫化氫防治技術采煤工作面硫化氫防治技術 5.4.1加強通風。采煤工作面實行分區(qū)通風，加大工作面風量，將硫化氫濃度稀釋到安全濃度。 5.4.2預抽硫化氫。預抽時間不得低于3個月，順層抽放孔孔間距3m。 5.4.4封堵技術 及時封堵采空區(qū)及報廢巷道。6.本課題取得的成果和效益本課題取得的成果和效益 6.1 通過硫化氫涌出情況的分析結合地質報告資料基本掌握了裂隙硫化氫氣體的分布規(guī)律。 6.2 購置了重慶煤科院研制生產(chǎn)的便攜式硫化氫檢測儀器和硫化氫傳感器，實現(xiàn)了硫化氫在線監(jiān)測和傳輸。 6.3 采用鉆探釬探、抽放、加強通風凈化風流、灑水等措施消除了采掘工作面高濃度硫化氫對安