[发明专利]一种煤层硫化氢含量的测定方法

说明书

技术领域

本发明属于采矿工程技术领域，特别涉及一种煤层硫化氢含量的测定方法。

背景技术

硫化氢是一种无色、酸性、剧毒气体，对人的生命安全危害很大。煤层硫化氢含量是指单位质量煤体所含有硫化氢的体积。矿井硫化氢危害多发生于非金属矿如石膏矿，发生硫化氢危害的煤矿并不多见，国内西曲矿、乌达矿、西山矿、亭南矿、铁新矿等矿井有过相关报道。在矿井生产过程中，硫化氢随着煤层开采大量涌向工作面，工作面风流中硫化氢浓度可以达到几十到一百多ppm(×10^-4％)，远远高于国家《煤矿安全规程》规定的6.6ppm(0.00066％)标准，高浓度硫化氢严重影响作业工人的健康并腐蚀井下机械设备，影响矿井安全高效生产。在矿井硫化氢防治方面研究尚处于探索阶段，防治煤层硫化氢其中首要问题是确定煤层硫化氢的含量，而针对煤层硫化氢含量及相关测定技术的研究在国内尚未有相关报道。

发明内容

为了解决这个问题，本发明提供了一种煤层硫化氢含量的测定方法。该方法操作简单、成本低廉、实用性强，解决了煤层中硫化氢含量无法测定的难题。

一种煤层硫化氢含量的测定方法，包括如下步骤：

(1)钻孔取样

在新暴露的工作面煤壁上，钻孔取样，收集煤屑，并记录采集煤样开始时间t₁；

较好的钻孔方法为：钻至深度为15m或以上的原始煤体；

(2)测定解吸量

将采集的煤样迅速装入煤样罐密封并记录时间t₂，然后现场用吸附气体解吸速度测定仪(解吸仪)分别测定煤样罐中煤样在不同时间t_i时的煤样累计解吸气体量，解吸前解吸仪中水的pH值，解吸结束后解吸仪中水的pH值和排出水的pH值、解吸仪中水的体积和排出水的体积，以及解吸时的大气压和水温；

由于解吸开始后的前50-60分钟煤样就能够解吸出90％左右的吸附气体，因此，较好的，解吸仪分别测定煤样罐中煤样在不同时间t_i时的煤样累计解吸气体量方法为：解吸时间为60-120min，解吸开始后的前10min，每1min记录一次解吸仪量管的读数，之后每2min记录一次读数，60min后每5-10min记录一次读数；

解吸结束后，根据解吸前解吸仪中水的pH值以及解吸后解吸仪中水的体积和pH值、解吸仪中排出水的体积和pH值，可确定电离的H⁺的摩尔浓度和H⁺的物质的量，由于1mol的H₂S可电离1mol的H⁺，因此，解吸过程中水中增加的H⁺与水稀释的硫化氢气体物质的量相同，所以，解吸结束时解吸仪吸附的硫化氢物质的量n为解吸仪量管中与解吸仪中排出水中H⁺的物质的量之和；

转换为标准状态下煤样硫化氢气体解吸量V₀的计算公式如下：

pH＝-lg[C(H⁺)](1)

n＝(C_i-C₀)×V_i+(C_i'-C₀)×V_i'(2)

V₀＝22.4×n(3)

其中：C₀—解吸前解吸仪量管中水的H⁺离子浓度，mol/L；

C_i—解吸结束时解吸仪量管中水的H⁺离子浓度，mol/L；

C_i’—解吸结束时解吸仪量管排出水的H⁺离子浓度，mol/L；

V_i—解吸结束时解吸仪量管中水的体积，L；

V_i’—解吸结束时解吸仪量管排出水的体积，L；

n—解吸结束时解吸仪吸附的硫化氢物质的量，mol；

V₀—标况下煤样硫化氢气体解吸量，L；

并且，解吸结束时解吸仪测定的煤样累计解吸气体量V_总，即为煤样解吸的除硫化氢以外的其它气体总量；则V₀/(V_总+V₀)为硫化氢在解吸气体中的体积分数N；

解吸测定结束后将煤样罐再次密封，送实验室测定煤样硫化氢残存量；

(3)损失量计算