国能能源集团神华新疆能源有限责任公司碱沟煤矿 新疆省乌鲁木齐市米东区 830091
摘要：本文围绕急倾斜特厚煤层硫化氢涌出及控制的相关议题进行了探讨，概述了急倾斜特厚煤层硫化氢的状态，分析了急倾斜特厚煤层硫化氢涌出的影响因素，论述了控制硫化氢涌出的技术措施，旨在不断提高急倾斜特厚煤层的施工技术和施工质量，供相关人士参考。
关键词：硫化氢；控制技术；急倾斜特厚煤层；影响因素
1引言
急倾斜特厚煤层不仅顶煤的可放性差，容易发生煤岩的动力失稳，而且容易受到水患或者火灾等问题，因此开采难度极大。而在急倾斜特厚煤层的开采过程中，一类常见的危险源是含硫煤层中涌出的硫化氢气体。硫化氢气体不仅具有较大的毒性，本身会危害到工作人员的健康安全，同时它还会与铁质的物料发生反应，生成硫化铁发生自燃，在狭小的空间内引发更大的危险事故。因而在急倾斜特厚煤层开采过程中，对硫化氢的涌出进行控制是保障生产作业安全，延长开采设备及支护装置寿命，保障人员安全的重要内容。
2急倾斜特厚煤层硫化氢的状态
煤层中的硫化氢主要是由于微生物或微生物硫酸盐发生了降解还原而成。在成煤前期，地层中的硫化氢气体会随着地质的运动，释放到大气环境中，而在成煤后期，硫化氢气体因受到岩层的挤压，围岩的封闭，导致部分硫化氢气体被煤层所吸附储存。在急倾斜特厚煤层的开采过程中，这部分硫化氢气体随采动影响，裂隙发育，被大量的释放出来。虽然硫化氢溶于水，但是煤层的含水量有限，导致硫化氢气体大部分不会被水带走，残留在作业环境内。随着煤层开采工作面的推进，上部的煤层采空区硫化氢不断涌入，中部的回采区煤层和下部的煤层受到采动影响不断释放硫化氢气体，作业区间内集聚的硫化氢气体浓度会越来越高，给作业人员和作业环境带来极大的威胁。
3急倾斜特厚煤层硫化氢涌出影响因素
急倾斜特厚煤层硫化氢的涌出，往往受到多种因素的影响。在不同的割煤速度下，硫化氢的涌出速度也会不同。通常情况下，随着煤机割煤速度的增加，硫化氢涌出的速度也会增大。在不同的割煤强度下，硫化氢的涌出速度也会有所差异。由于硫化氢的涌出主要受到煤层采动的影响，因此放煤强度增加时，硫化氢的涌出速度也将增大。此外，硫化氢的涌出浓度还与风向有着直接的关系，逆风割煤过程中的硫化氢浓度通常高于顺风割煤过程中所涌出的硫化氢浓度。
4控制硫化氢涌出的技术措施
（一）采前硫化氢治理
采前的硫化氢治理可采用高压预注碱性中和液以及顺层钻孔辅助抽采硫化氢两项措施。高压预注碱性中和液，主要是利用碱性的中和试剂与煤层中的硫化氢发生反应，将储存在煤层中的硫化氢进行物质转变，从而降低硫化氢的含量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在煤层工作面进行回采前，借助已经施工的瓦斯抽采钻孔，利用高压装置想煤层中注入充足的碱性中和液，使煤层中的硫化氢被尽可能地中和掉。在向煤层中高压注入碱性中和液后，由于液态流体在压力作用下回充斥在煤层内部的弱面间，起到支撑的效果，因此可以使煤层内部弱面产生一定程度的扩展和延伸，最终形成更多裂隙的汇通网络，进一步增加了煤层内部的透气性。因此，高压注入碱性中和液不仅起到了降低煤层内部硫化氢含量的作用，同时也实现了提高煤层可放性的目的。在高压预注碱性中和液后，再利用顺层瓦斯预抽钻孔来抽取煤层中未发生中和反应的硫化氢，进一步降低煤层中的硫化氢含量。
（二）采中硫化氢治理
采中的硫化氢治理主要是高压外喷硫化氢吸收液。可采用煤机滚筒、放煤和降移架进行硫化氢吸收液的喷洒，重点对上隅角和回风巷位置进行喷洒。高压外喷硫化氢吸收液是在工作面回采时，在煤机上事先安装好高压喷洒装置。高压喷雾泵和和硫化氢吸收液装置随进风巷串车进入到作业区间内，随着煤机滚筒的不断运作，硫化氢装置中喷洒出的雾气会最大范围地覆盖到煤机割煤过程所不断暴露出的硫化氢释放源，及时与释放出的硫化氢发生中和反应，从而有效降低硫化氢的释放。应尽量控制煤机的割煤速度，使涌出的硫化氢能够被吸收液及时充分地吸收。
针对急倾斜特厚煤层顶煤厚度较厚的特点，尤其要妥善处理随着架后放煤过程涌出的大量硫化氢。操作时应调整放煤的速度，优化放煤强度，同时配合各个空间位置点的硫化氢浓度测试。硫化氢浓度在支架后部的放煤口处浓度最大，随着风流运动，硫化氢随之流动，在下风口出以及人行道处浓度依次递减。为有效控制硫化氢的扩散，在整个架后放煤过程中采用硫化氢吸收液的喷雾联动机制。尤其是放煤口硫化氢产生源头处安装硫化氢吸收液喷洒装置，形成有效包围和覆盖放煤口空间的喷洒水雾，利用硫化氢中和液及时迅速吸收掉大量的硫化氢，大大降低放煤口处硫化氢浓度，减少了向外扩散的数量。对于少量随风流扩散到下风区域的硫化氢，在支架下方靠近下风侧的位置安装硫化氢中和喷洒装置，对这部分硫化氢进行捕获和吸收，进一步降低硫化氢浓度。整个架后放煤过程通过采用硫化氢吸收液喷雾联动机制及时有效地拦截了顶板空间以及架后硫化氢的涌出通道，使硫化氢的涌出量和涌出浓度得到有效的控制。
（三）采后硫化氢治理
采后的硫化氢治理可采用高位钻孔抽采硫化氢的措施。采空区煤层裂隙带内泄压的硫化氢气体浓度往往较高，因此在回采后，可借助采空区的高位钻孔将这些裂隙带内的硫化氢气体进行抽采，避免这些位置高浓度硫化氢的涌出。需要注意的是，由于采空区的有害气体通常不仅仅含有硫化氢，还含有气体的烷烃类气体，同时随着采空区有害气体浓度的降低，在气体压差的作用下外界空气会迅速进入采空区，极容易引发煤炭的自燃现象。因此在抽采硫化氢的同时还应尽量避免外部空气的进入，降低采空区氧含量，避免发生危险事故。采用的技术是随着硫化氢的抽取，向采空区内补充氮气，有效置换架后和采空区的有害气体，保障工作面的其他环境安全。技术要点是一方面要保持好采空区有害气体抽放和氮气补充的动态平衡，另一方面要控制好采空区的氧气浓度。通过氮气置换的方法不仅有效消除了采空区的有害气体浓度，另一方面也避免了煤炭的自燃危险隐患，较好地解决了架后和采空区有害气体的涌出问题。
（四）硫化氢的监测防控
硫化氢的实时监测可以为工作人员的方案措施提供有效的客观信息。借助自动化监测设备及相关技术建立煤层硫化氢实时监测平台，在煤炭开采工作面的各个位置安装硫化氢气体传感器，对各个工作面区域、空间的硫化氢气体各项指标进行及时准确的监测，根据所得的数据进行分析，为及时制定出科学高效的应对策略提供客观真实的信息支撑。
5结语
随着煤炭开采技术的不断发展，硫化氢涌出的控制措施也在不断优化和提升。在煤炭企业加快改革发展，产业结构调整和技术管理创新的同时，煤矿生产的安全性是企业转型升级的重要基础保障和有力支撑。在硫化氢治理方面，深入掌握煤炭开采工作面硫化氢涌出的规律和治理技术，优化防控技术路径，从而进一步提升煤炭企业日常生产的安全性，保障煤炭开采的质量和效率。
参考文献：
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[4]龙门峡北矿硫化氢综合治理技术研究，唐文胜，《中国煤炭》，2016（12）
论文作者:薛金牛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/12
标签：硫化氢论文; 煤层论文; 采空区论文; 气体论文; 浓度论文; 工作面论文; 高压论文; 《防护工程》2018年第26期论文;