浅谈泰安大汶口地区石膏矿山硫化氢的预防与治理

时间：2015-12-20 23:36:41 所属分类：矿业工程 浏览量:

泰安市成矿地质条件独特，矿产种类多样，分布广泛，石膏资源极其丰富，现已探明大汶口地区石膏储量360.51亿吨，预测远景储量667.42亿吨，占山东省石膏总量的95%，资源储量居全国第一。近年来，泰安市充分发挥资源优势，先后建设了5处石膏矿，年产150万吨石膏

泰安市成矿地质条件独特，矿产种类多样，分布广泛，石膏资源极其丰富，现已探明大汶口地区石膏储量360.51亿吨，预测远景储量667.42亿吨，占山东省石膏总量的95%，资源储量居全国第一。近年来，泰安市充分发挥资源优势，先后建设了5处石膏矿，年产150万吨石膏，石膏的开采和加工对地方经济的发展起到了积极的促进作用。随着石膏开采规模的扩大，硫化氢突出事故安全隐患更加明显，加强硫化氢防治工作显得尤为重要和迫切。

一、硫化氢的特性及其防治工作存在的问题

（一）硫化氢的特性

硫化氢Hydrogen sulfide为无色气体。具有臭蛋气味。分子式H2-S。分子量34.08。相对密度1.19。熔点-82.9℃。沸点-61.8℃。易溶于水,亦溶于醇类、石油溶剂和原油中。可燃上限为45.5 ％,下限为4.3％。燃点292℃。
在采矿和从矿石中提炼铜、镍、钴等,煤的低温焦化,含硫石油的开采和提炼,橡胶、人造丝、鞣革、硫化染料、造纸、颜料、菜腌渍、甜菜制糖、动物胶等工业中都有硫化氢产生开挖和整治沼泽地、沟渠、水井、下水道、潜涵、隧道和清除垃圾、污物、粪便等作业,以及分析化学实验室工作者都有接触硫化氢的机会天然气、矿泉水、火山喷气和矿下积水,也常伴有硫化氢存在。由于硫化氢可溶于水及油中,有时可随水或油流至远离发生源处,而引起意外中毒事故。

硫化氢经粘膜吸收快,皮肤吸收甚少。硫化氢是一种神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体。其毒作用的主要靶器是中枢神经系统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害，对毒作用最敏感的组织是脑和粘膜接触部位。硫化氢在体内大部分经氧化代谢形成硫代硫酸盐和硫酸盐而解毒，在代谢过程中谷胱甘肽可能起激发作用；少部分可经甲基化代谢而形成毒性较低的甲硫醇和甲硫醚，但高浓度甲硫醇对中枢神经系统有麻醉作用。体内代谢产物可在24小时内随尿排出，部分随粪排出，少部分以原形经肺呼出，在体内无蓄积。

硫化氢的急性毒作用靶器官和中毒机制可因其不同的浓度和接触时间而异。浓度越高则中枢神经抑制作用越明显，浓度相对较低时粘膜刺激作用明显。人吸入70～150 mg/m3/1～2小时，出现呼吸道及眼刺激症状，吸2～5分钟后嗅觉疲劳,不再闻到臭气。吸入300 mg/m3/1小时，6～8分钟出现眼急性刺激症状，稍长时间接触引起肺水肿。吸入760 mg/m3/15～60分钟，发生肺水肿、支气管炎及肺炎,头痛、头昏、步态不稳、恶心、呕吐。吸入1000 mg/m3/数秒钟，很快出现急性中毒,呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。

大汶口地区石膏集中分布大汶口盆地，横跨肥城市和岱岳区，受成矿地质条件的制约，石膏资源在空间分布上呈现明显的差异。根据大汶口石膏矿区石膏开采中实际揭露情况，整个矿区石膏矿层及上、下围岩中普遍存在硫化氢气体，硫化氢赋存状况复杂，含量高低不一，在一定条件下形成高浓度硫化氢气体瞬间喷出现象，突出迅速、无规律，超前预测、预报难度大。且大部分区域含量较高，极易突发，对员工人身安全构成巨大威胁。

（二）硫化氢防治存在的问题

泰安市石膏矿山企业在硫化氢防治方面做了大量工作，探索了一些方法，但在硫化氢预防和治理方面，还存在许多问题。（1）目前对硫化氢气体突出的规律性没有根本掌握，无法进行全面有效的超前排放、提前预防，不能及时控制硫化氢气体的突出。从大汶口石膏矿区石膏开采情况来看，含水区域和导水断层及节理、裂隙等构造，出水时都伴随着大量硫化氢气体的涌出，为过断层掘进开采埋下了巨大隐患。（2）对硫化氢气体瞬间突出缺乏有效的监控手段。对硫化氢气体还停留在局部的监测阶段，还达不到对矿井全面性的全覆盖的监控。（3）硫化氢气体中毒伤害范围广、速度快，一旦发生硫化氢中毒，现有的医疗设备、医疗条件和救护设备无法达到快速救治的效果。（4）随着矿井的开拓延深，通风系统阻力越来越大，矿井通风安全系数逐渐减小，对硫化氢气体的快速排放造成了一定的影响。同时，井下各作业地点排出的硫化氢气体都通过回风巷道顺风井排至地面，从而为井下作业人员避水灾造成了安全隐患。（5）施工人员、救援人员的安全素质和实战技能水平有待进一步提高。

二、硫化氢预防和治理的对策

（一）把握好几个原则

一是隔离原则。通过留设足够的护顶膏和护底膏，将硫化氢隔离在页岩中，阻止其涌出。

二是释放原则。通过打释放孔，将硫化氢气体有计划地释放出来。

三是宜抽不宜吹的原则。遇到硫化氢气体的突出，要将其抽出来，不能吹，减少硫化氢气体在井下的停留时间。

四是躲的原则。遇到硫化氢气体，要迅速将人员撤离到安全通风的地方。

（二）硫化氢防治对策

1、继续推行行之有效的硫化氢预防和治理措施。一是科学确定硫化氢异常区域，并采取混合通风；二是加大硫化氢异常区域释放孔的密度；三是加大硫化氢异常区域硫化氢检测的频率；四是配置硫化氢检测仪器及各工作面的救护设备。实践证明，这些办法取得了较好的效果，在今后的工作中应当继续坚持，并大力推广。

2、科学合理地确定矿房采留比。石膏矿山企业要进一步加强对矿房采留比的研究，在确保安全开采，不浪费国家资源的基础上，合理地选取矿房采高、采宽、矿柱留设宽度及矿房长度，尽可能缩短单矿房回采时间，确保矿房在回采期间底板不发生爆裂，最大限度地减少硫化氢突出的条件。要严格执行山东省石膏矿安全规程，留足护顶膏和护底膏。

3、改造矿井通风系统。在原通风系统的基础上，根据石膏矿现状和长远规划，对通风系统进行改造，探索科学先进的通风方式，对局部回风巷道进行扩刷，减小通风阻力，增大通风能力，缩短硫化氢气体的在作业地点停留的时间。

4、超前对含水区打钻探放硫化氢。针对含水构造或含水区域出水就会有硫化氢气体涌出的实际情况，采取超前对含水区打钻探放。探至含水区后，先释放出含水区的硫化氢气体，再注入一定量的石灰水，中和硫化氢气体，最后用水泥注浆封堵，将流动的含气水层封固起来，为巷道掘进安全奠定基础。

5、配置性能先进的设备和仪器。购进技术先进、质量优质、灵敏度高、监测数据准确的硫化氢气体检测报警仪。选择购进符合石膏矿山的钻探设备，以满足超前探放硫化氢气体的需要。使用稳定、可靠的检测设备，逐步淘汰质量低、灵敏度差、数据不准确、不稳定的检测设备，确保硫化氢突出时报警快速、准确，为人员及时撤离创造条件。

6、建立完善的硫化氢监控系统。在现有局部电视监控的基础上，加大投入，实现全矿井监测、监控。在各主要回风巷道安装硫化氢和风量监测、监控装置，全自动、全方位、全天候地监测、监控硫化氢气体及风量的变化情况。监控室值班人员当发现监控数据出现异常：显示的硫化氢浓度数据突然变大且逐步增高，达到危险值时，可立即通过通讯系统查明突出地点、突出原因、人员是否采取安全措施紧急撤离、有无伤害及硫化氢突出有无继续发展，危害有无继续升级等情况，并立即电话通知受威胁区段的人员紧急撤离或告知其他人员严禁进入受威胁地段。当硫化氢突出量大，需要采取救援措施时，可立即电话通知石膏矿领导及各相关部门，及时启动硫化氢突出事故应急救援预案，进行救护。

7、加强人员培训和演练。井下各工作面配全、配齐自救设备、设施（氧气呼吸机、化学氧自救器），加强员工对硫化氢预防和救援知识的培训，切实使员工熟知硫化氢的危害、突出征兆、必要的自救互救知识、氧气呼吸机的使用等知识，不断提高员工的安全业务素质，形成自救能力。

各石膏矿山企业都要制定硫化氢突出事故应急救援预案，并按要求进行了事故救援演习。进一步增强员工对硫化氢突出事故的救援经验，提高干部员工的安全意识和实战能力。

8、探索建立硫化氢探放、抽排系统。自工作面通过回风巷道、风井至地面设置抽排管路，在地面设置抽排站，安设抽气泵。对待掘进巷道和待采矿房实行预先打眼释放，当孔内硫化氢气体突出量过高时，立即将探放孔与抽排管路对接，借助抽气泵的吸力，排往地面泵站，最大限度地超前释放出工作面储存的硫化氢气体。

9、建立井下氧气室。针对硫化氢突出快，人员升井速度慢的缺点，在矿井下建立应急救援系统，配备先进的救援设备及医疗救护人员，确保突发事故时能迅速反应，及时救援，减少伤亡。在井下选择适当位置（两边都能兼顾的区段）建立氧气室（应急救援医疗站），站内设置吸氧装置及救护设备设施、药品和医务值班人员，并安装通讯系统能直接与各施工现场取得联系。一旦发生硫化氢气体突出情况，形成人员可迅速将中毒人员送至站内呼吸高压氧，降低中毒人员的伤害程度，为进一步救护奠定基础。

10、加强硫化氢气体从生成到赋存状况及突出机理的研究。在认真贯彻执行《金属非金属矿山安全规程》、《山东省石膏矿山安全规程》的基础上，结合大汶口石膏矿区特点，积极进行调查研究工作，针对各种条件下硫化氢的突出形式，研究预防和治理的技术及方法工艺，并提出针对性的预防和治理措施，提高生产的安全性。组织山东科技大学等院校和专家对大汶口石膏矿区的石膏生产矿山的硫化氢突出机理、预防和治理工作进行研究，确定预防和治理方案，从理论上填补大汶口石膏矿区硫化氢预防和治理的空白。一方面组织顶尖的专家进行研究，从理论上提出预防和治理硫化氢的方法和措施；另一方面，从各个石膏矿生产实践中总结经验教训，归纳出行之有效的预防方法。

总之，石膏矿山硫化氢预防和治理是一项长期的任务，要逐步完善硫化氢防治系统，探索先进的硫化氢防治技术，建立健全一套完善的预防、预警机制，落实各项措施，改善矿井安全生产环境，提高矿井安全生产和防灾、救灾能力，实现石膏矿山的安全生产。

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