，即使生成的，也多溶于水，并被地下水带走。 煤及围岩中热化学分解成因硫酸盐热化学还原成因形成的 气体不多，部分溶于煤层水中，部分被煤层吸附或充填于煤内孔裂 隙之中。若煤层已被等饱和，般不会造成气体 异常当煤层在抬升过程或地下水作用下瓦斯逸散后，后期在岩浆热力 作用下新形成的气体赋存到煤层中，容易造成气体异常若煤 系中存在大量硫酸盐岩，在热化学作用下往往造成气体异常。 若矿井煤系中存在岩浆活动，而岩浆活动伴有无机成因气体， 也容易造成矿井瓦斯中气体异常。 因此，造成煤矿瓦斯中气体异常的主要原因在于气体的 保存条件。 另外，我国很多矿区赋存有高硫煤层，随着低硫煤炭资源的枯竭 及脱硫技术的不断发展，高硫煤开采势在必行，而高硫煤中含高硫化氢气体的可能性增大，以铁新矿煤层等为例，我国部分煤矿将不同 程度地受到硫化氢气体的威胁，而这些煤层是这些矿区的主采煤层， 因此，煤矿硫化氢治理是目前很多矿井面临的技术难题，该课题的研 究对保证矿井安全高效生产具有重要的理论价值及现实的指导意义。 市场需求分析 项目直接来源于煤矿安全生产的重大科技需求，直接服务于煤矿 安全生产，满足煤炭工业和煤矿安全的市场需求。煤矿安全是全国安 全生产工作的重中之重，煤矿安全形势的好转直接关系到安全生产形 势的好转。面对当前我国高硫煤开采势在必行的形势，煤矿治理硫化 氢安全生产工作是项重要的社会公益性事业，已经成为制约煤矿安 全生产急需解决的重大问题。依靠科技进步，提高煤矿安全管理水平， 减少和控制有害气体对矿井工作人员的危害是安全生产的当务之急。 在工业生产中，煤矿业是灾害类型多危险源最多安全隐患最严重 的领域。据不完加，因而研究硫化氢治理是大 势所趋。 国内现有工作基础我国很多矿区赋存有高硫煤层，随着低硫煤炭资源的枯竭及脱硫 技术的不断发展，高硫煤开采势在必行，而高硫煤中含高硫化氢气体 的可能性增大。目前高浓度非均匀分布硫化氢成功治理研究目前尚属 空白，主要措施仍采用煤层注水及喷洒水雾等。 中国矿业大学瓦斯防治研究所长期致力于硫化氢治理技术研究， 开发了了高压脉动注碱治理硫化氢技术。通过研究和分析高压脉动水 力对煤体物理力学性质和硫化氢流动动力学的影响特征，研制开发了 矿用防爆周期和压力可调的高压脉动压裂装备和压裂工艺，利用高 压脉冲水压力在煤体钻孔内部的周期性变化所产生的水击和水 劈效应，迫使煤层中的宏观裂隙扩展联通，并促使微小孔裂隙形成 和逐渐张开，形成新的再生裂隙网，提供水在煤层中的渗透通道，水 中的碱性物质和煤层的硫化氢发生反应，降低了煤层硫化氢含量，治 理效果极佳，为硫化氢提出了种新的手段和方法。 四项目目标主要研究内容技术指标 项目目标本项目研究的总体目标是探索个原因煤层内部高浓硫化氢 产生的原因两项规律硫化氢在煤层内部赋存及运移规律脉动 高压注碱压裂机理及裂隙拓展规律，研究二项技术脉动高压压裂 注碱技术与工作面浅孔高压注碱技术，提出种方法高压注碱钻 孔多级密封方法，开发项技术煤层高压注碱消除硫化氢技术， 实现个目标高硫化氢煤层的硫化氢含量降低，主要从源头上治 理硫化氢，达到治理硫化氢超限这主要目的。 主要研究内容 为了实现上述项目研究的总体目标，需要开展如下研究工作 硫化氢在煤层内部赋存及运移规律与高压注碱消除硫化氢威 胁的机理 煤层内部高浓硫化氢产生原因，煤体应力对硫化氢在煤层内部 赋存及运移状态的影响 研究顺层钻孔高压注碱时压裂的起裂机理裂隙的发育拓展， 主要包括压力水对煤层的压裂过程分析弱面扩展延伸力学分析研究裂隙产生后硫化氢在煤层内部赋存及运移状态。 ④研究工作面脉动高压注碱消除硫化氢机理。 工作面硫化氢涌出量测试与预测预报技术 采用科学手段测试硫化氢在铁新矿工作面的赋存状态 采用非线性预测与神经网络技术相结合预测预报工作面各区段 的硫化氢涌出量 根据预测预报结果提出相应硫化氢治理方案，综合考虑技术的 适用性可操作性与经济性。 高压注碱技术的研究 顺层钻孔裂隙场分布规律钻孔密封段位置的合理选择钻孔 周围密封介质渗漏规律等。 选用碱液种类浓度消除硫化氢性能等研究 高压注碱压力工作面浅孔布孔参数脉动频率与方式的确定 ④高压多级密封技术的研究 技术指标通过实施该综合治理技术，开发高压脉动注碱技术，提高煤 层硫化氢治理水平 通过实施该项技术，使煤层工作面硫化氢浓度低于国家规定， 保证安全生产。 五项目实施方案技术关键包括技术难点创新点 实施方案 根据研究内容的特点，本课题拟采用相应的理论分析数值模拟 和现场工业性试验相结合的方法研究脉动高压注碱治理硫化氢技术， 以降低煤层开采时硫化氢浓度，提高工作面的回采速度及施工安全性。 拟采取的技术路线为先根据理论分析和数值模拟及现场实测参数， 设计或调整确定出设备的结构与工艺参数，然后研究脉动高压注碱治 理硫化氢技术措施，并进行工业性试验，根据试验结果，对上述研究 成果进行验证和修正。 技术难点 工作面和顺层钻孔间距倾角影响范围的确定 项目提出背景 在煤矿开采过程中，在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正常生产。 是煤矿有毒有害气体之，但的存在远不如甲烷普遍，目 前大部分矿井没有出现气体或含量很低，不影响矿井的安全生 产，因此，对的防治研究深度及广度远不及对甲烷的研究。 般认为，煤矿硫化氢的主要来源有硫化矿物水解，并由采空 区旧巷道的溢水出含硫煤炭自然发火含硫煤尘爆炸④坑木 等有机物腐烂煤岩层中涌出等。 原苏联马凯耶夫煤矿安全研究院于世纪年代初即开始对顿 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传,巴斯矿区些煤矿中出现的硫化氢进行研究，在防治方面建立了套 措施，并取得了成效。中国于年开始对新疆西山煤矿的硫化氢进 行研究和治理年对鹤壁矿务局四矿的硫化氢进行了研究和治理， 都取得了较好的效果。国内外目前的主要防治措施有增加风量和喷洒 碱性溶液。喷洒碱性溶液用于吸收煤层中的硫化氢，以减少采掘和运 输过程中的硫化氢涌出量，是项效果明显的措施。可在落煤的同时 或在装载点喷洒或预先向煤体打钻注入。乌克兰顿巴斯矿区采用 苏打水溶液加入的表面活性剂喷洒液，使空气中硫 化氢浓度降低了。中国新疆西山煤矿在采掘地点喷洒的石 灰水溶，使硫化氢浓度降低了以上。 上述硫化氢治理方法般用于低浓度均匀分布硫化氢的治理。铁 新矿煤工作面开采过程中，也采了喷洒水雾加强通风个体 防护浅孔注碱等措施，实践证明效果不明显。分析认为该矿硫化氢 治理的过程中可能存在的问题为 硫化氢分布不均匀，只在靠近运输巷道巷帮米范围，且呈跳跃性分布。 工作面注碱钻孔深度有限，封孔段短，导致注液压力不高， 效率较低。 所注碱液对硫化氢的有效中和吸收能力有限，湿润煤壁时难 以有效降低硫化氢含量 二项目立项的必要性及市场需求分析 项目立项必要性 我国煤炭经过多年开采，开采深度正在逐步加深，而深部开采时， 些矿井煤层中硫化氢的问题将越来越突出。煤对的吸附 实验表明，被吸附物质的吸附能力随气体沸点的增高而增大。气体 的最低沸点为，高于等气体，因此，煤对其具 有很强的吸附能力 生物降解微生物硫酸盐还原作用形成的原生气体只可能存 在泥炭褐煤阶段，因泥炭褐煤水分含量较高，气体多溶于水， 般不会造成异常。但个别干旱地区，褐煤中水分含量较低时，可能会出现气体异常。微生物硫酸盐还原作用形成的次生气体可 能存在泥炭焦煤阶段，但硫酸盐还原菌的繁殖靠地表水下渗灌入煤 层，即使生成的，也多溶于水，并被地下水带走。 煤及围岩中热化学分解成因硫酸盐热化学还原成因形成的 气体不多，部分溶于煤层水中，部分被煤层吸附或充填于煤内孔裂 隙之中。若煤层已被等饱和，般不会造成气体 异常当煤层在抬升过程或地下水作用下瓦斯逸散后，后期在岩浆热力 作用下新形成的气体赋存到煤层中，容易造成气体异常若煤 系中存在大量硫酸盐岩，在热化学作用下往往造成气体异常。 若矿井煤系中存在岩浆活动，而岩浆活动伴有无机成因气体， 也容易造成矿井瓦斯中