一种煤层硫化氢危险性超前预测方法

本发明涉及煤矿开采安全领域，特别涉及一种煤层硫化氢危险性超前预测方法

背景技术：

1、随着浅部埋深的矿井的关闭，矿井逐步向深部矿井转型发展，煤层地质条件逐渐复杂，其开采方向逐渐由好采、低硫的稳定煤层转向难采、高硫的特殊煤层，那么硫化氢气体突出的可能性也随之增加。硫化氢作为一种无色，具有臭鸡蛋味的剧毒气体，一方面对人体损害极大，体积分数达到0.002％时，人体就会出现头痛，肺水肿等症状；体积分数达到0.01％时，就会出现咳嗽，呼吸困难等症状；体积分数达到0.1％时，人体就会丧失味觉，脑死亡。另一方面硫化氢易溶于水，形成酸性溶液腐蚀井下机械设备，造成设备损坏，影响矿井生产。

2、目前，我国主要通过研发测定装置以及实验室气体分析来测定煤层的硫化氢气体含量，其采样困难，效率较低，同时，硫化氢气体对测定装置有一定的腐蚀性，这就要求测定装置需要一定的抗腐蚀性，增加了测定装置的成本。因此,亟需一种能适应煤矿井下作业环境，可简单快捷的初步判断该矿井是否有硫化氢突出的测定方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于开发一种新型的煤层硫化氢危险性超前预测方法，根据其测试结果可以及时采取措施预防硫化氢突出事故，以免人员伤亡。

2、该方法测定成本低，不需要特殊的设备，且操作流程简单，不需要专业培训，也可以进行测定。同时，该方法具有一定时效性，这就可以在短时间内根据测试结果采取相关防护措施，避免人员伤亡事故。虽然其成本低，但其原理具有一定可靠性，其原理公式为：

3、so42-+2c+2h20＝2hco3-+h2s↑                            ①

4、h2s＝h+ +hs- hs-＝h++s2-                               ②

5、煤层中有大量吸附态和游离态硫化氢气体，其中一个机理是由于①反应的发生，使得煤层中的硫酸根离子浓度降低，碳酸氢根离子浓度以及硫化氢气体的含量升高，导致煤层的钻孔冲洗液hco3-/so42-的离子浓度比值会远高于正常矿井，从而导致钻孔冲洗液的ph值降低。

6、其次硫化氢气体易溶于水，煤层中硫化氢气体，遇到钻孔冲洗液时，就会溶于钻孔冲洗液，随即发生②反应。硫化氢气体溶于水，形成氢硫酸溶液，氢硫酸溶液是一种二元弱酸，氢硫酸溶液会电离出大量氢离子，从而导致钻孔冲洗液的ph值降低。

7、综上，由于上述两种反应的发生会导致钻孔冲洗液的ph值降低，使得冲洗液的酸碱性为弱酸性，使ph值低于安全范围，ph值位于安全范围，煤层中的硫化氢气体都属于正常水平甚至无硫化氢气体突出危险，不需要采用特殊措施来防治硫化氢气体突出。同时，由于钻杆的长度可控制，当钻杆长度到达预测煤层位置时，此时，回收该位置的钻孔冲洗液，就可以通过测定该钻孔冲洗液的ph值而测出煤层相对应位置的硫化氢气体的水平。

技术特征：

1.一种煤层硫化氢危险性超前预测方法，其特征在于按照以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种超前测定钻孔冲洗液ph值来判断煤层硫化氢是否突出的方法，其特征在于通过超前测定回收的钻孔冲洗液的ph值来判断煤层硫化氢水平的大小。

3.根据权利要求1所述的利用数理统计中的区间估计划定ph值置信区间的一种划定范围方法，其特征在于通过测定并分析同一成矿条件的相邻矿井大量ph数据来划定ph值比照范围，且该参照范围可在该井田反复使用并不断利用数据提高精度。

4.根据权利要求1所述的一种去酸化ph试纸滴定法，该方法就醋酸铅试纸反应原理，结合井下实际条件，为了避免影响试纸比对，要进行去酸根化处理。

5.根据权利要求1所述的一套钻孔冲洗液回收装置，其特征在于结构简单、成本低且易于操作，如图3所示。

技术总结本发明涉及煤矿开采安全领域，具体涉及一种煤层硫化氢危险性超前预测方法。目前国内矿井硫化氢气体测定人工采样危险性高；同时，硫化氢的溶解物对机械测定装置有腐蚀性，机械测定效率较低还需防腐蚀。本发明先测定煤层有无地质水，若有地质水，将少量地质水进行去酸化处理，再用醋酸铅试纸检测；若不含有地质水，通过数理统计确定ph值安全范围，在掘进面或者回风平巷对煤体打钻至测定位置时，回收钻孔冲洗液，测定该ph值并计算平均值比对ph值安全范围，从而判断煤层有无硫化氢突出危险。本发明井下实用性高，安全性高，操作简单，测定成本低，且出测定结果快，时间短，具有时效性，能够有效保障井下工作人员的安全和煤矿的安全高效生产。技术研发人员：杨胜利,余明辉,刘佳琪,马瑜谦受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）技术研发日：技术公布日：2024/7/25