【摘要】：硫化氫是煤礦有害氣體的一種,一些埋藏較淺的礦井并不常見,但有一些礦井由于埋藏較深、成煤時期地質活動劇烈等原因會使得煤層中富含硫化氫氣體,在礦井開采時大量涌出,給正常的生產活動帶來嚴重的阻礙,對工人身體造成極大傷害。隨著煤礦開采范圍的擴張以及采掘深度的不斷增加,己探明或正在開采作業(yè)的礦井井下越來越呈現(xiàn)出硫化氫異常涌出的現(xiàn)象。本文從成因及演化理論分析、煤層物性參數測定和數值模擬仿真三個角度研究了采用煤層注堿的方法治理小莊礦4#煤硫化氫涌出災害的可行性及注堿治理硫化氫的效果。主要從以下方面進行了研究:通過分析小莊礦成煤環(huán)境、地層和熱演化規(guī)律,初步明確了小莊礦煤層硫化氫的成因和來源,結果表明,小莊礦4#煤硫化氫的主要成因為生物硫酸鹽還原作用;提出了以PH值和煤層氣含量測定為基礎的煤層硫化氫測定方法,測得小莊礦4#煤噸煤硫化氫含量為5.63×l0-3m/t到8.37×l0-3m3/t;根據國家標準規(guī)定的煤層可注水性判定方法,測定了 4#煤層煤的力學特性和物性參數,結果顯示,4#煤層具有良好的可注水性;建立了小莊礦4#煤層注堿除硫化氫的數學和物理模型,在COMSOL Multiphysics數值仿真軟件中模擬研究了注液過程中碳酸氫鈉溶液的流動和擴散規(guī)律及伴隨該過程的化學反應的熱效應及煤層中的除硫效果,對比分析5m和10m孔距注液的優(yōu)劣,確定了更為合理的注堿孔距;在理論分析和數值模擬的基礎上研究了4#煤層的注堿鉆孔參數及注堿參數。論文為小莊礦硫化氫涌出災害治理在技術參數及現(xiàn)場實踐方面提供了有力的支持,對煤礦井下硫化氫涌出災害的判定和治理具有理論指導意義。
【圖文】：

（a） （b）圖 2.2 煤樣中的黃鐵礦結核小莊礦 4#煤硫化氫有害氣體的成因主要為微生物硫酸鹽還原作用（BSR），除此，部分熱演化溫度較高的區(qū)域可能的形成原因為硫酸鹽熱化學作用（TSR），因本區(qū)層巖漿活動不劇烈，初步排除巖漿成因。4 小結本章主要敘述了彬長礦區(qū)小莊礦的地理及水文條件，并從煤層沉積及地層演化的分析了 4#煤的演化過程、賦存環(huán)境及煤層中硫化氫產生的條件，綜合以上研究對小 4#煤中的硫化氫成因類型做了細致的分析：（1）小莊礦位于鄂爾多斯盆地南部為侏羅系中統(tǒng)延安組，，下部為富縣組，上部為系直羅組和安定組，再上部為白堊系下統(tǒng)、上新統(tǒng)等，周圍共分布有七個含水層及隔水層。（2）經成煤作用分析及地層演化分析，認為 4#煤主要由河沼相泥炭沼澤發(fā)育而成期經歷的主要地質活動有印支運動、早期燕山運動及晚期燕山運動，經三段沉積及

圖 3.1 硫化氫現(xiàn)場解吸裝置 圖 3.2 PHB-5 型筆式酸度計圖 3.3 定點取樣鉆桿3.1.2 損失量解算取樣時導致的煤樣中硫化氫的損失量解算可以參考地勘時期煤層甲烷含量計算的方法，即解吸過程中記錄溶液 PH 變化，后由 PH 值及鉆孔取樣記錄的時間和解吸時間解算出解吸硫化氫的量，根據圖解法得到解吸速率曲線并用最小二乘法擬合，所得直線與縱軸交點的絕對值即為所求的硫化氫損失量[70]。3.1.3 殘存量測定
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD711

【參考文獻】

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1 袁欣鵬;梁冰;孫維吉;單龍輝;何清;;煤層注堿治理礦井硫化氫涌出危害研究[J];中國安全科學學報;2015年05期

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4 林海;韋威;王亞楠;余玉江;;煤礦井下硫化氫氣體的快速控制實驗研究[J];煤炭學報;2012年12期

5 華永明;;隴東地區(qū)地質特征與煤層賦存規(guī)律淺析[J];能源與環(huán)境;2014年02期

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本文編號：2695770