小庄矿煤层注碱治理硫化氢涌出危害研究

发布时间：2020-06-04 02:43

【摘要】：硫化氢是煤矿有害气体的一种,一些埋藏较浅的矿井并不常见,但有一些矿井由于埋藏较深、成煤时期地质活动剧烈等原因会使得煤层中富含硫化氢气体,在矿井开采时大量涌出,给正常的生产活动带来严重的阻碍,对工人身体造成极大伤害。随着煤矿开采范围的扩张以及采掘深度的不断增加,己探明或正在开采作业的矿井井下越来越呈现出硫化氢异常涌出的现象。本文从成因及演化理论分析、煤层物性参数测定和数值模拟仿真三个角度研究了采用煤层注碱的方法治理小庄矿4#煤硫化氢涌出灾害的可行性及注碱治理硫化氢的效果。主要从以下方面进行了研究:通过分析小庄矿成煤环境、地层和热演化规律,初步明确了小庄矿煤层硫化氢的成因和来源,结果表明,小庄矿4#煤硫化氢的主要成因为生物硫酸盐还原作用;提出了以PH值和煤层气含量测定为基础的煤层硫化氢测定方法,测得小庄矿4#煤吨煤硫化氢含量为5.63×l0-3m/t到8.37×l0-3m3/t;根据国家标准规定的煤层可注水性判定方法,测定了 4#煤层煤的力学特性和物性参数,结果显示,4#煤层具有良好的可注水性;建立了小庄矿4#煤层注碱除硫化氢的数学和物理模型,在COMSOL Multiphysics数值仿真软件中模拟研究了注液过程中碳酸氢钠溶液的流动和扩散规律及伴随该过程的化学反应的热效应及煤层中的除硫效果,对比分析5m和10m孔距注液的优劣,确定了更为合理的注碱孔距;在理论分析和数值模拟的基础上研究了4#煤层的注碱钻孔参数及注碱参数。论文为小庄矿硫化氢涌出灾害治理在技术参数及现场实践方面提供了有力的支持,对煤矿井下硫化氢涌出灾害的判定和治理具有理论指导意义。
【图文】：

黄铁矿结核,煤样

（a）（b）图 2.2 煤样中的黄铁矿结核小庄矿 4#煤硫化氢有害气体的成因主要为微生物硫酸盐还原作用（BSR），除此，部分热演化温度较高的区域可能的形成原因为硫酸盐热化学作用（TSR），因本区层岩浆活动不剧烈，初步排除岩浆成因。4 小结本章主要叙述了彬长矿区小庄矿的地理及水文条件，并从煤层沉积及地层演化的分析了 4#煤的演化过程、赋存环境及煤层中硫化氢产生的条件，综合以上研究对小 4#煤中的硫化氢成因类型做了细致的分析：（1）小庄矿位于鄂尔多斯盆地南部为侏罗系中统延安组，，下部为富县组，上部为系直罗组和安定组，再上部为白垩系下统、上新统等，周围共分布有七个含水层及隔水层。（2）经成煤作用分析及地层演化分析，认为 4#煤主要由河沼相泥炭沼泽发育而成期经历的主要地质活动有印支运动、早期燕山运动及晚期燕山运动，经三段沉积及

曲线,硫化氢,解吸,损失量

图 3.1 硫化氢现场解吸装置图 3.2 PHB-5 型笔式酸度计图 3.3 定点取样钻杆3.1.2 损失量解算取样时导致的煤样中硫化氢的损失量解算可以参考地勘时期煤层甲烷含量计算的方法，即解吸过程中记录溶液 PH 变化，后由 PH 值及钻孔取样记录的时间和解吸时间解算出解吸硫化氢的量，根据图解法得到解吸速率曲线并用最小二乘法拟合，所得直线与纵轴交点的绝对值即为所求的硫化氢损失量[70]。3.1.3 残存量测定
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD711

【参考文献】