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1、煤矿瓦斯中硫化氢的成因危害与防治硫化氢(H2S )是一种剧毒的可燃气体，无色，带有臭鸡蛋气味。其化学 活动性极大，能使银、铜等金属表面发黑H2S极易溶于水形成氢硫酸， H2S在水中的溶解度是CO2的2.7倍，是CH4的93倍多1。H2S比空 气重(相对密度为1.17)。人体能够闻到硫化氢气味的浓度下限为 (0.2-0.3)x10-6。当硫化氢浓度为(20-30)x10-6时就出现强烈气味，当 浓度为(100-150)x10-6时，将使人嗅觉麻痹，当浓度在1000x10-6时， 在数秒钟内会致人死亡。1、H2S的成因根据硫化氢的成因机理可将自然界中的硫化氢分为5种成因类型:生物 降解、微生物硫酸
2、盐还原、热化学分解、硫酸盐热化学还原和岩浆成 因。生物降解是在腐败作用主导下形成硫化氢的过程。腐败作用是在含硫 有机质形成之后，当同化作用的环境发生变化，发生含硫有机质的腐 败分解，从而释放出硫化氢。这种方式出现在煤化作用早期，生成的 硫化氢规模和含量不会很大，也难以聚集。微生物硫酸盐还原茵利用各种有机质或烃类来还原硫酸盐，在异化作 用下直接形成硫化氢。在这个作用过程中，硫酸盐还原茵只将一小部 分代谢的硫结合进细胞中，大部分硫被需氧生物所吸收来完成能量代 谢过程。一些菌种的有机质分解产物可能会成为另一些菌种所需吸收 的营养，这会使有机质被硫酸盐还原茵吸收转化效率提高，从而产生 大量的硫化氢。这
3、种硫酸盐还原茵将硫酸盐还原生成硫化氢的方式又 被称为微生物硫酸盐还原作用(BSR)。该过程是硫化氢生物化学成因的主要作用类型，由于这种异化还原作 用是在严格的厌氧环境中进行的，故有利于所生成硫化氢的保存和聚 集，但是形成的硫化氢丰度一般不会超过2%，且地层介质条件必须适 宜硫酸盐还原茵的生长和繁殖，因此在深层难以发生。生物降解、微生物硫酸盐还原形成的H2S气体多为原生生物成因气， 是在煤化作用早期阶段，由相对低温和浅埋深的泥炭沼泽环境中的泥 炭或低煤级煤(褐煤)，通过细菌分解等一系列复杂过程所生成。因煤化 作用早期的煤层或泥炭中含有大量的水分，占据了相当多的煤岩孔隙， 此时生成的原生生物气在煤
4、层中的吸附量很少，大部分生物成因硫化 氢和二氧化碳等可能溶解在地层水中，在后来的压实和煤化作用下从 煤层中逸散。且早期煤的显微结构还没有充分发育为积聚气体的结构。 因此，一般认为早期生成的原始生物成因H2S气体不能被大量地保留 在煤层内。微生物硫酸盐还原作用还可能在次生生物气阶段形成H2S气体，成煤 后因构造运动，煤系被抬升、剥蚀到近地表，含菌地表水下渗灌入煤 层，在相对低的温度下，使煤化过程中产生的湿气、正烷烃及其它有 机物经细菌降解和代谢作用而生成次生生物气。其地球化学组成与原 生生物成因气相似，主要差别在于煤岩的热演化超过原生生物气的生 成阶段，Ro,max%值范围较宽，一般为0.30%
5、-1.50%，且煤系一般被抬 升到浅部，煤层地温降至75C以下，特别是当地温下降至最适于硫酸 盐还原菌大量繁殖温度时，煤中的硫酸盐岩被还原，生成较多的H2S, 参与作用的细菌由流经渗透性煤层或其它富有机质围岩的雨水带入。 热化学分解成因是指煤中含硫有机化合物在热力作用下，含硫杂环断 裂形成硫化氢，又称为裂解型硫化氢。这种方式形成的硫化氢浓度一 般小于1%。硫酸盐热化学还原成因主要是指硫酸盐与有机物或烃类发 生作用，将硫酸盐矿物还原生成H2S和CO2。硫酸盐热化学还原成因是生成高含硫化氢天然气和硫化氢型天然气的 主要形式，它发生的温度一般大于150C。Ro,max%在 0.50%-3.70%阶段
6、，煤在热力作用下会形成热解瓦斯和裂解 瓦斯气。煤和围岩中含硫有机质和硫酸盐岩发生热化学分解（裂解）作用 和热化学还原作用，均可生成H2S气体。因煤和围岩中有机质硫含量 及煤中硫酸盐硫含量很低，所形成的H2S含量一般不会超过2%。若围 岩中硫酸盐岩含量较高时，可产生较多H2S气体。岩浆成因。由于地球内部硫元素的丰度远高于地壳，岩浆活动使地壳 深部的岩石熔融并产生含硫化氢的挥发成份，所以岩浆中常常含有硫 化氢。而硫化氢的含量主要取决于岩浆的成分、气体运移条件等，因 此岩浆中硫化氢的含量极不稳定，而且也只有在特定的运移和储集条 件下才能在煤层中聚集下来。2、煤矿瓦斯中H2S异常的原因煤对CO2,CH
7、4,N2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。H2S气体的最低沸点为-60.33C2，高于CO2,CH4,N2 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H2S气体只可能存在泥 炭一褐煤阶段，因泥炭一褐煤水分含量较高，H2S气体多溶于水，一般 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H2S气体异常。微生物硫酸盐还原作用形成的次生H2S气体可能存 在泥炭一焦煤阶段，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H2S，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H2S
8、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CH4、N2、CO2等饱和，一般不会造成H2S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H2S气体赋存到煤层中，容易造成H2S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H2S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H2S气体，也 容易造成矿井瓦斯中H2S气体异常。综上所述，造成煤矿瓦斯中H2S气体异常的主要原因在于H2S气体的 保存条件。3、H2S的危害与防治硫化氢极毒，人吸入浓度为1g/m ;的H2S在数秒钟内即可死亡。此外， 硫化
9、氢的化学活动性极大，电化学失重腐蚀、“氢脆和硫化物应力腐蚀、 破裂等对金属管线的腐蚀作用强烈。煤炭资源生产过程中瓦斯内的硫化氢气体异常（瓦斯中H2S气体的浓 度0.01%）也时有显现。在煤巷掘进过程中，因巷道开拓的煤量有限， 且热化学分解、硫酸盐热化学还原作用导致煤矿瓦斯中H2S气体异常 的浓度一般小于1%,当闻到强烈的臭鸡蛋气味时，掘进面、H2S气体 异常工作面封闭，目前暂不开采。因此，煤矿生产中未出现重大伤亡换 行事故。但若存在岩浆成因带来的无机H2S气体，将会对煤矿安全生 产构成极大危害。硫化氢毒性极大，但硫化氢比空气重（相对密度为1.17），且极易溶于水 而形成氢硫酸。故地势低处危险性
10、比高处大;下风向硫化氢浓度大，上 风向则浓度低等;在突发事故中用湿毛巾等捂嘴鼻、向高处避毒、向上 风向撤离等，均可避免或减轻伤亡。目前在天然气工业中普遍应用的在井口引出H2S用火燃烧，使极毒H2S 迅速转化为有慢性污染的SO2,此种方法在矿井下无法实施，井下H2S 危害的防治方法有：建立独立的通风系统。对于H2S气体异常浓度不超过1%掘进面或工 作面，改变通风方式，增加异常区的供风量，掘进回风石门与总回风 下山沟通，使乏风直接进入总回风系统不影响其它工作面。与此同时 调节通风系统，采用对旋风机，使H2S异常区供风量增加以稀释H2S， 使其浓度达到安全生产的要求。改变采煤方法。改走向长壁采煤法为
11、倾向短壁采煤法，从而形成全 负压通风系统，使乏风直接进入采空区。有条件的矿井改炮采为水力 采煤，炮采或机采时增加喷水量，使H2S气体溶于水，降低其浓度。设专职瓦斯检测员，配备便携式H2S检测仪、便携式CO检测仪以 及CH4鉴定器，确保经常检查三种气体浓度，严禁在任何时间、任何 有害气体情况下超限作业。安装风电沼气闭锁装置，实现沼气自动检测报警。放炮时、必须用湿泥填满炮眼及工作面端头有可能储气的洞穴，严 禁局部瓦斯聚积。放炮后，用大量水冲刷煤壁.尽量稀释溶解H2S，降 低其浓度。4、结论造成煤矿瓦斯中H2S气体异常的成因主要有煤成岩阶段的生物成因H2S气体，煤变质阶段含硫酸盐岩的煤系或后期岩浆作用的热化学成因H2S气体。煤岩巷掘进时闻到臭鸡蛋味，即组织人员撤离。利用H2S气体比空气 重、极溶于水等特点，加强矿井通风和喷水等措施稀释、溶解H2S，降 低其浓度，保证安全生产。
