煤巷超前預注漿治理H2S施工技術

田茂長+唐廣輝+楊孝軍

摘要：利用工作面打鉆超前預注漿，壓注石灰水溶液（或碳酸鈉溶液）到掘進工作面迎頭煤體內，使溶液與硫化氫反應生成理化性能穩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，綜掘機前方至煤壁間加裝一道全斷面噴霧，降低其逸出濃度，同時加強通風，多種舉措，降低煤層中硫化氫含量。

關鍵詞：超前預注漿；石灰水溶液；降低硫化氫含量

中圖分類號：TD74 文獻標識碼：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。硫化氫是一種無色，具有臭雞蛋氣味，有劇毒的可燃氣體，礦井硫化氫的主要來源有：有機物腐爛、含硫礦物遇水分解從老空區和舊巷積水中放出，爆破工作中產生等。H2S氣體的最低沸點高于CO2、CH4 、N2等氣體，煤對其具有很強的吸附能力。煤層賦存的大量硫化氫由于采用綜掘機截割煤，割煤速度快，煤層破碎，吸附狀態轉化為游離狀態釋放出來，極易導致順槽迎頭及回風流中硫化氫氣體超限，硫化氫（ H2S）比空氣重（相對密度為1.17），且極易溶于水而形成氫硫酸。地勢低處危險性比高處大，下風向硫化氫濃度大，上風向則濃度低。硫化氫（ H2S）具有強烈毒性，能使人的血液中毒，對眼睛、粘膜以及呼吸系統有強烈的刺激作用，嚴重制約礦井安全生產。

2 工程概況。新疆焦煤集團阜康氣煤公司一號煤礦，位于阜康市三灣鄉。阜康一礦11A221工作面回風順槽設計為矩形巷道，設計掘進面積為14m2，凈斷面積14m2，掘進寬度4000mm，巷道掘進高度3500mm，支護方式為錨網支護。當巷道掘進至開口點65m處，硫化氫平均濃度值為2ppm，最大值49ppm。

3 施工方案。《煤礦安全規程》規定硫化氫最高允許濃度0.0066%（6.6ppm）。當硫化氫濃度超限后，對作業人員造成巨大危害。考慮到硫化氫氣體的物理、化學性質和危害，采取加強通風、預注漿吸附、迎頭溶解等措施共同降低煤層硫化氫含量。

3.1通風。（1）根據掘進期間風量計算，該工作面目前需風348m3/min，實際風量560m3/min；目前工作面硫化氫平均濃度2ppm，因此保證工作面實際供風量不低于500m3/min，即可確保工作面硫化氫平均濃度在安全范圍內；（2）工作面風機實現“三專兩閉鎖”，加強風機、風量、風筒的日常監管。

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生成硫化鈣和水；因此預先布置鉆孔在預掘煤體內注入1%的生石灰水溶液可有效的溶解煤吸附的硫化氫。

根據現場實際及硫化氫涌出情況，在11A221回風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，右幫輪廓線落在煤層底板上，故右幫控制到巷道輪廓線上，沿巷道掘進方向控制50m。回風順槽第一次治理在距開口65m處實施，使用750D鉆機施工鉆孔。

3.3預注漿施工。待鉆孔按照設計的施工參數施工完畢后，使用2m長的4分鍍鋅管加裝閥門，鍍鋅管上捆扎馬麗散進行封孔，要求鍍鋅管外露10cm。使用注漿泵及注漿軟管對鉆孔注入1%生石灰水溶液。

3.4掘進施工。待硫化氫治理施工結束，施工一驗證鉆孔，用于測定工作面的瓦斯及硫化氫含量。若滿足掘進要求，則采用綜掘機進行掘進施工，在綜掘機前方至煤壁間加裝一道全斷面噴霧，巷道掘進時必須開啟噴霧，且將工作面、回風流的全斷面噴霧均開啟。

3.5迎頭溶解。工作面應備足量的生石灰（CaO），每班接班時由施工隊人員負責在巷道內拋灑一遍，對于本班內新掘進段煤壁、落煤處及硫化氫異常區域及時拋灑，使其溶解硫化氫氣體，降低其濃度。生石灰拋灑應覆蓋落煤區域，且應盡量向煤壁、巷幫拋灑。

4 技術特點分析

煤巷超前預注漿壓注石灰水到掘進工作面迎頭煤體內，使溶液與硫化氫反應生成性能穩定的硫氫化物或硫化物，極大降低煤層硫化氫含量，避免了綜掘掘進時煤層賦存的大量硫化氫迅速轉化為游離狀態釋放出來，導致工作面迎頭及回風流中硫化氫氣體超限，使工作面喪失了安全作業環境。所需用的主要設備操作簡單、安全可靠、效率高，所用材料來源豐富、價格低廉。節省了大量通風設施投入費用，也避免了硫化氫氣體排放所帶來的環境污染。

結語

本次煤巷超前預注漿治理硫化氫氣體，注漿后綜掘機恢復掘進，65~115m掘進時未出現硫化氫超限現象。

實踐證明，煤巷超前預注漿治理硫化氫施工技術是煤礦過硫化氫富含區域一項比較實用、安全的技術。通過壓注石灰水到掘進工作面迎頭煤體內，使溶液與硫化氫反應生成性能穩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

[1]煤礦安全規程[M].北京：煤炭工業出版社，2011.

[2]張廣太.煤礦硫化氫賦存機理及治理研究[C].太原理工大學碩士畢業論文，2007.

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