煤矿瓦斯中H2S异常的成因及预防措施

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1、招专业人才上一览英才　煤矿瓦斯中H2S异常的成因及预防措施摘要:硫化氢(H2S)是一种剧毒气体，当人吸入浓度1g/m³的H2S时，数秒钟内会致人死亡。通过分析煤矿瓦斯中H2S异常的成因，提出了预防煤矿H2S危害的措施。　　关键词:瓦斯;H2S气体;成因;防治　　中图分类号:TD712文献标识码:B文章编号:1003-496X(2006)09-0045-03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.

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)×10-6。当硫化氢浓度为(20-30)×10-6时就出现强烈气味，当浓度为(100-150)×10-6时，将使人嗅觉麻痹，当浓度在1000×10-6时，在数秒钟内会致人死亡[2]。　　1H2S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、微生物硫酸盐还原、热化学分解、硫酸盐热化学还原和岩浆成因[2]。招专业人才上一览英才　　生物降解是在腐败作用主导下形成硫化氢的过程。腐

3、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。这种硫酸盐还原茵将硫酸盐还原生成硫

4、化氢的方式又被称为微生物硫酸盐还原作用(BSR)。其反应式为:　　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。招专业人才上一览英才生物降解、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

5、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[3–5]。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

6、气[6]。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%-1.50%，且煤系一般被抬升到浅部，煤层地温降至75℃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[7]。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

7、与有机物或烃类发生作用，将硫酸盐矿物还原生成H2S和CO2。其反应式为:　　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150℃[1-2]。招专业人才上一览英才Ro,max%在0.50%-3.70%阶段，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

8、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,CH4,N2的吸附实验表明，被