[发明专利]利用高压脉冲注液治理煤矿硫化氢技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿开采危害治理技术，具体为一种利用高压脉冲注液治理煤矿硫化氢技术。

背景技术

在煤矿开采过程中，在某些特殊区域的综采工作面会出现硫化氢异常，煤层中含的硫化氢大量溢出，局部区域超过安全规程规定值，严重影响到工人的身体健康及工作面的正常生产。出现这种情况后一般是采用通过加强通风、喷洒碱水等综合措施实现了对硫化氢的控制。硫化氢系无色气体，低浓度时具有臭鸡蛋样特殊臭味，高浓度时由于引起嗅神经麻痹而使人感觉臭味较小，易溶于水及醇类，比重1.19，故在煤矿中多滞留于坑道底部而造成矿工伤害。

具体地说，传统的治理硫化氢危害主要综合采取以下方法：

(1)加强通风：根据硫化氢的涌出量，增大了工作面的风量，确保工作面的回风巷的硫化氢气体降低到安全规程规定标准以下。

(2)采煤机喷碱雾：在设备列车上增加了碱水箱，并与清水泵连锁，实现工作面采煤机喷碱雾，控制割煤时的硫化氢气体浓度。

(3)在工作面顺槽洒布碳酸钠及生石灰，每两天抛撒一次，抛撒范围为巷道周边及胶带输送机机架。

(4)强化工作面洒水管理，在转载机处增设了两道常开水幕，间距10m。

通过采取以上综合治理措施，有效地控制了工作面的硫化氢气体，但是存在着以下问题(1)综合治理是有效的方法，但综合治理的各种措施中，各方法的定量贡献率没有准确测定，不利于后续工作面针对性地采取措施。

(2)在工作面的硫化氢涌出量较小，采用上述方法是有效的，如果硫化氢涌出浓度增大的情况下，仅采用加大风量及喷洒碱水治理硫化氢的幅度是有限的，必须采取进一步的措施，必须从源头上控制硫化氢涌出才能保证安全。

专利申请号为200710119592.9公开了一种向煤体中注入阻化剂的方法，在该技术中公开了向高含硫煤层中注入碱液可以消除煤层中的硫化氢，防止其涌出。其基本方式是在煤层上钻孔，然后注入阻化剂，再封孔，让阻化剂在煤层中自然渗流以达到治理的目标。但是在实践中发现，对于高浓度硫化氢的煤层，这种办法基本上很难全面的渗透进煤层中，达不到预期的效果。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的治理煤层中含有高浓度硫化氢的问题而提供了一种利用高压脉冲注液治理煤矿硫化氢技术。

本发明是由以下技术方案实现的，一种利用高压脉冲注液治理煤矿硫化氢技术，包括以下步骤，钻孔，然后对钻孔脉冲式高压注入碳酸钠水溶液，注水压力为4～5Mpa，单孔注水时间一般为2～3d，碳酸钠浓度1％。

钻孔直径为65mm，封孔处直径为75mm，钻孔俯角0°～1°，封孔采用BFK型封孔泵，封孔深度10m水泥砂浆封孔，钻孔间距15m，脉冲式高压注入碳酸钠水溶液，每完成一个孔及时封孔。

本矿区的高浓度硫化氢的煤层区域实验研究，

试验地点概况，工业性试验位于南一盘区的19102工作面，开采煤层厚度2.05～2.60m，平均2.3m，煤层倾角5°～10°。工作面长145m，推进长度947m，面积137315m²，工作面的工业储量403166t，可采储量383008t，工作面仰斜开采。

以下研究对象均称为9号煤：

一、9号煤注水渗透性研究

1、9号煤的湿润性

据测定，9号煤煤-水接触角最大98.5°，最小66.3°，平均82.4°。属于纯水较难润湿煤层。要取得好的注水效果，必须采取两个措施或者其中之一：①注水时添加润湿剂；②提高注水压力，延长高压注水和渗透时间。

2、9号煤裂隙特性

采用太原理工大学提出的分形几何测定法测定9号煤的裂隙特性，结果如下：D＝1.7991、N1m＝2.73、DN1m＝4.91

3、9号煤层注水渗透性综合评价

发明人提出的煤体渗透性模糊评价方法，对9号煤层的渗透性进行综合评价，9号煤层属III类渗透性煤层，即渗透性中等的煤层。

二、脉冲动压注水机理

根据对9号煤煤体结构特征实测研究，9号煤内生裂隙较为发育，这是提高渗透性的有利条件，但9号煤的宏观裂隙相对较少，孔隙率低，影响到注水效果，因此，在本煤层条件下，注水应遵循两个技术原则，其一：应设法增加宏观裂隙数量，促进宏观裂隙与内生裂隙的沟通；其二，由于孔隙率较小，应加长注水时间。