CN104819009A - 开启密闭掘进巷道并治理高浓度硫化氢与瓦斯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为开启密闭掘进巷道并治理高浓度硫化氢与瓦斯的方法，包括利用瓦斯抽放系统抽取密闭区内的有害气体后开启密闭门；并向巷道内分段接入压风管，边接边排出有害气体，直至压风管接入到巷道碛头；将掘进巷道碛头的风抽到密闭式回风巷内，抽风量为压风机的压风量2倍以上，当瓦斯超限或瓦斯与硫化氢均超限时仅使用有压风机排出有害气体；在敞开式回风巷内设置石灰水喷头，喷出石灰水，中和硫化氢；在密闭回风巷的壁上喷酒石灰水；在掘进巷道底板洒石灰粉。本发明使因掘出含高浓度硫化氢与瓦斯而紧急密闭了的掘进巷道重新安全开启，避免了该区域内的矿物损失。

Description

开启密闭掘进巷道并治理高浓度硫化氢与瓦斯的方法

技术领域

本发明涉及到一种煤矿开采技术。

背景技术

煤岩层生成过程中可形成一定量的自然硫，这些自然硫有些呈气体存在(即硫化氢气体)。硫化氢是种无色、臭味有毒的气体，比重1.19,易溶于水。低浓度硫化氢气体能引起眼睛及呼吸道刺激症状，长时间接触可能引起肺水肿、肺炎、头痛、呕吐、恶心等；高浓度硫化氢气体立即麻痹嗅觉神经系统，致人瞬间脑死亡。硫化氢气体通常赋存在岩层裂隙或溶洞中，硫化氢气体在地层压力作用下已形成为压缩性气体，在每立方米水中大约能溶解2.5~4.0m³的硫化氢气体，一旦释放出来，其扩散范围、挥发浓度很难控制，危害程度极大。

煤岩层还伴随有大理瓦斯，瓦斯为可燃气体，其燃点低，在煤矿开采中，要求瓦斯的含量不得超过1%，当超过1%后，相关区域便需要撤走工作人员了。

对于气体状态的硫化氢及瓦斯的最好冶理办法为通风排放。现在的通风排放方法主要包括有压入式通风、抽出式通风、混合通风。

压入式通风：通风能力强，风筒出风口有效射程大，排除掘进工作面的硫化氢及瓦斯等有害气体比较及时，但硫化氢沿掘进巷道排出，弥漫范围大、时间长，对掘进巷道中作业的人员有危害。

抽出式通风：其优缺点与压入式通风相反，是防治硫化氢比较理想的通风方法。该方法在硫化氢高涌出的巷道掘进中得到广泛应用，抽出式对断面较大的巷道效果差一些。但抽出式通风不适用高浓度瓦斯，因为在抽出式通风方式中，掘进巷道内的瓦斯要经过抽风机内部排出，一旦抽风机防爆性能降低，防止静电和防止摩擦火花的性能差，就可能引发瓦斯爆炸事故。特别是当抽风机因故障突然停止运转时，会造成瓦斯积聚，而超过瓦斯浓度的规定，这样就无法进行停风后的排放瓦斯工作，恢复掘进工作面的通风也就无法进行。所以，《煤矿安全规程》中规定，煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进，应采用压入式通风方式，不得采用抽出式。当掘进巷道中瓦斯含量高于1%时，不得使用抽出式送风，只能使用压入式送风。

混合通风：即同时采用压入式通风与抽出式通风，混合式通风的主要缺点是两风管的重叠段风量较小，当掘进断面大时，风速更小，这是因为抽风管与压风均是针对掘进巷道的碛头处进行送风，压入的新风仅在掘进巷道的碛头处通过后直接进入了抽风机，而掘进巷道中部处则无新风。

硫化氢气体通常赋存在岩层裂隙或溶洞中，硫化氢气体在地层压力作用下已形成为压缩性气体，在每立方米水中大约能溶解2.5~4.0m³的硫化氢气体，一旦释放出来，其扩散范围、挥发浓度很难控制，危害程度极大。

一般认为,煤矿硫化氢的主要来源有:硫化矿物水解,并由采空区旧巷道的溢水带出；含硫煤炭自然发火；含硫煤尘爆炸；坑木等有机物腐烂；煤岩层中涌出等。国内外目前主要的防治措施有：增加风量排走已释放到空气中的硫化氢；喷洒碱性溶液吸收煤层中的硫化氢，以减少采掘和运输过程中的硫化氢涌出量。乌克兰顿巴斯矿区采用0.1%一0.2%苏打水溶液加入0.2一0.3%的表面活性剂喷洒液，使空气中硫化氢浓度降低了50一80%。中国新疆西山煤矿在采掘地点喷洒l%的石灰水溶液，使硫化氢浓度降低了60%一90%以上。

矿井内有害气体硫化氢最高允许浓度为6.6ppm(即小于0.000066%)。但是有部分矿井中会出现高浓度的硫化氢气体存在，比如达到当遇到断层破碎带及含水裂隙就会有突水现象，一旦水压较大，难以控制，同时伴有高浓度硫化氢气体涌出，瞬间硫化氢浓度高达800~2000ppm以上，并且还会伴随有瓦斯气体。

目前，国内外尚未找到地下矿山有效治理高浓度硫化氢气体灾害的相关报道,井下高浓度硫化氢气体治理研究目前尚属空白。尤其是还伴随有瓦斯气体共同存在的情况。

  如果掘进的煤矿巷道遇到上述突发情况，为了安全，只能紧急采用密闭门将掘进巷道作永久性封闭，这样一来，掘进的巷道便作废了，前期的采掘工作投入便无法收回，同时，该区域内的煤层也无法采掘，给煤矿带来巨大损失。所以，虽然伴随有高浓度硫化氢与瓦斯同时存在的在矿井较少，但是一旦发生这种情况，便会带来巨大的损失。为了避免这种损失，我们必须解决在紧急密闭的巷道内重新开采煤矿的办法。

发明内容

为了可以重新开启紧急密闭的巷道，并完成重新开采煤矿。本发明提供到一种开启密闭掘进巷道并治理高浓度硫化氢与瓦斯的方法，本方法按如下步骤进行：

1、开启掘进巷道的密闭门：在密闭门上开孔，利用瓦斯抽放系统从孔内抽取密闭区内的有害气体，至密闭区内的瓦斯浓度小于30%，硫化氢浓度小于30ppm后开启密闭门。

2、接入压入式风机：在掘进巷道口十米以外安装压入式风机，并向巷道内接入压风管，所述的接入压风管方式为分段式接入，每次接入压风管长度为5-10m，在每次接入一段压风管后，向巷道内压入新风稀释并排出巷道内有害气体至敞开式回风巷内，通过调节压入新风的流量保证排出到敞开式回风巷的瓦斯与硫化氢含量不超限；当排出硫化氢含量与瓦斯含量均小于空气中限定含量的65%时，再次接入一段压风管，直至压风管接入到巷道碛头。

3、在密闭式回风巷内安装抽风机，抽风口设置到掘进巷道碛头，设定抽风量为压风机的压风量2倍以上，使掘进巷道内有新风流入；在密闭式回风巷内设置石灰水喷头，喷出石灰水，降低密闭式回风巷内硫化氢含量。

4、监测掘进巷道内硫化氢及瓦斯含量，当硫化氢含量超限时，设定抽风机的抽风量为压风机的压风量2倍以上，保证有害气体吸抽入密闭回风巷内；当瓦斯超限或瓦斯与硫化氢均超限时，巷道碛头撤走工人，并关闭抽风机，仅使用有压风机排出有害气体，直至瓦斯含量降到安全指数。

5、在敞开式回风巷内设置石灰水喷头，喷出石灰水，中和硫化氢，降低硫化氢在敞开式回风巷内的含量；在密闭回风巷的壁上喷酒石灰水；在掘进巷道底板洒石灰粉，石灰分厚度15-30mm。

如上所述的开启密闭掘进巷道并治理高浓度硫化氢与瓦斯的方法，具体为，在密闭式回风巷内及敞开式回风巷内设置的喷头喷出3%的碳酸钠水。

如上所述的开启密闭掘进巷道并治理高浓度硫化氢与瓦斯的方法，具体为，压入风量不低于200m³/min，抽出风量不低于400m³/min。

有益效果：本发明使因掘出含高浓度硫化氢与瓦斯而紧急密闭了的掘进巷道重新安全开启。避免了该区域内的矿物损失。

本发明的通风设置，考虑了高浓度硫化氢与瓦斯的同时存在对矿井的危害，并采用有效的通风办法进行外排，保证了巷道的安全。

设定抽风量为压风量2倍以上，使掘进巷道内中部也有新风流入。

具体实施方式

实施例为因掘进遇含有高浓度硫化氢的涌水并伴随瓦斯后被迫停止施工的掘进巷道，后作密闭门进行封堵在封堵之前已掘进约260m，经检测，密闭区内瓦斯浓度最高位43%，硫化氢浓度为240ppm，由于该巷道口瓦斯、硫化氢气体超过安全浓度，正常通风无法降低瓦斯和硫化氢气体的浓度至安全水平，因此进行了封闭，同时采用排水系统进行部分排水。

在重启密闭门前，需要先对所需风量进行计算。先计算得到瓦斯涌出量为1.71m3/min。根据瓦斯涌出量计算所需风量至少为342 m3/min。计算得到硫化氢绝对涌出量为0.0171m3/min。按硫化氢的绝对涌出量配风，风量将达到3898.8 m3/min，因此采用局部通风的方式是无法满足要求。本实例设定了把含硫化氢气体的有毒气体抽出排到密封回风巷的办法，在密封回风巷中禁止人员通行，至少保证在风流流量小于4000m³/min的流经巷道中禁止人员进入。

因按硫氢含量配风，其风量将达到3898.8 m3/min，不可行，所以暂定掘进通风量400m³/min。

计算好用风量，开始进行密闭启封。重启密闭门前，先对密闭区内的涌水进行处理，排出了水。

在密闭门上开孔，利用瓦斯抽放系统从孔内抽取密闭区内的有害气体，至密闭区内的瓦斯浓度小于30%，硫化氢浓度小于30ppm后开启密闭门。

密闭门启封前，压风机和抽风机均接入到密闭门跟前。

在掘进巷道口十米以外安装压入式风机，并向巷道内接入压风管，所述的接入压风管方式为分段式接入，每次接入压风管长度为7m，在每次接入一段压风管后，向巷道内压入新风稀释并排出巷道内有害气体至敞开式回风巷内，通过调节压入新风的流量保证排出到敞开式回风巷的瓦斯与硫化氢含量不超限；当排出硫化氢含量与瓦斯含量均小于空气中限定含量的65%时，再次接入一段压风管，直至压风管接入到巷道碛头。

在密闭式回风巷内安装抽风机，抽风口设置到掘进巷道碛头，设定抽风量为压风机的压风量2倍以上，使掘进巷道内有新风流入；在密闭式回风巷内设置石灰水喷头，喷出石灰水，降低密闭式回风巷内硫化氢含量。

在实施过程中，当瓦斯斯浓度降低到1%以下后采用抽风和压风综合通风，抽风量应大于压入风量，为了达到更好的效果，压入风量不低于200m³/min，抽出风量不低于400m³/min。

为了达到更好的效果，可再在抽风机排风口和敞开式回风巷中装设几个喷雾效果良好的小流量喷头，逆风喷雾。喷头使用碱水，则效果更佳。

由于抽风机吸入的风量远大于压风机的风量，所以仍有充足的新风沿巷道流入吸风口，从而保证了综合通风时有新风通过，使整个巷道通过的风流都是新鲜风流。

巷道底板洒石灰。因硫化氢的相对密度为1.19，比空气重，所以，硫化氢沉积在巷道的底板上。根据检测情况在巷道底板采用直接洒石灰的方法，石灰要洒均匀，厚度不低于2cm。

对集中出水点设导水管，将水集中导入水沟，对出水量小的淋水点吊水袋并装石灰粉；渗水地段用石灰水进行喷洒，喷洒要均匀、严密，也可设喷雾对渗水喷碱水（3%的碳酸钠水）或石灰水。

对水沟盖板进行密封处理。水沟内硫化氢含量很高，采用在水沟盖板下面铺上风筒布，再盖上盖板，在无水沟巷道可用大口径塑胶管导流，防止硫化氢污染流经巷道。尽量防止溶解在水中的硫化氢释放扩散到巷道中。盖板密封后在其上铺一层2cm厚的石灰。

在集中出水处建封闭水池，对集中出水点设导水管，将水集中导入水池，经池内石灰中和反应后流出；水量一般的出水点，设导水管，将水集中导入水桶，经桶内石灰中和反应后流出；对出水量小的淋水点全部吊水袋并装石灰粉；渗水地段用石灰水进行喷洒，喷洒要均匀、严密，也可设喷雾对渗水处喷碱水（3%的碳酸钠水）或石灰水。

在出水地点顺风流前方设多道小流量水幕降低硫化氢含量，如果喷雾喷碱水（3%的碳酸钠水）或石灰水，则能更好中和风流中的硫化氢气体。

将处理完成巷道内的硫化氢气体与瓦斯后，巷道需采用帷幕注浆方式，封堵涌水，然后再向前掘进巷道，避免涌水再带出硫化氢气体。

上述为本发明试例性说明，不代表本发明保护范围。

Claims (3)

1.开启密闭掘进巷道并治理高浓度硫化氢与瓦斯的方法，按如下步骤进行：

（1）、开启掘进巷道的密闭门：在密闭门上开孔，利用瓦斯抽放系统从孔内抽取密闭区内的有害气体，至密闭区内的瓦斯浓度小于30%，硫化氢浓度小于30ppm后开启密闭门；

（2）、接入压入式风机：在掘进巷道口十米以外安装压入式风机，并向巷道内接入压风管，所述的接入压风管方式为分段式接入，每次接入压风管长度为5-10m，在每次接入一段压风管后，向巷道内压入新风稀释并排出巷道内有害气体至敞开式回风巷内，通过调节压入新风的流量保证排出到敞开式回风巷的瓦斯与硫化氢含量不超限；当排出硫化氢含量与瓦斯含量均小于空气中限定含量的65%时，再次接入一段压风管，直至压风管接入到巷道碛头；

（3）、在密闭式回风巷内安装抽风机，抽风口设置到掘进巷道碛头，设定抽风量为压风机的压风量2倍以上，使掘进巷道内有新风流入；在密闭式回风巷内设置石灰水喷头，喷出石灰水，降低密闭式回风巷内硫化氢含量；

（4）、监测掘进巷道内硫化氢及瓦斯含量，当硫化氢含量超限时，设定抽风机的抽风量为压风机的压风量2倍以上，保证有害气体吸抽入密闭回风巷内；当瓦斯超限或瓦斯与硫化氢均超限时，巷道碛头撤走工人，并关闭抽风机，仅使用有压风机排出有害气体，直至瓦斯含量降到安全指数；

（5）、在敞开式回风巷内设置石灰水喷头，喷出石灰水，中和硫化氢，降低硫化氢在敞开式回风巷内的含量；在密闭回风巷的壁上喷酒石灰水；在掘进巷道底板洒石灰粉，石灰分厚度15-30mm。

2.如权利要求1所述的开启密闭掘进巷道并治理高浓度硫化氢与瓦斯的方法：其特征在于，在密闭式回风巷内及敞开式回风巷内设置的喷头喷出3%的碳酸钠水。

3.如权利要求1所述的开启密闭掘进巷道并治理高浓度硫化氢与瓦斯的方法：其特征在于，压入风量不低于200m³/min，抽出风量不低于400m³/min。