一种煤层硫化氢含量的测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于采矿工程技术领域，特别设及一种煤层硫化氨含量的测定方法。
【背景技术】
[0002] 硫化氨是一种无色、酸性、剧毒气体，对人的生命安全危害很大。煤层硫化氨含量 是指单位质量煤体所含有硫化氨的体积。矿井硫化氨危害多发生于非金属矿如石膏矿， 发生硫化氨危害的煤矿并不多见，国内西曲矿、乌达矿、西山矿、亭南矿、铁新矿等矿井有 过相关报道。在矿井生产过程中，硫化氨随着煤层开采大量涌向工作面，工作面风流中硫 化氨浓度可W达到几十到一百多ppm(x1(T4% )，远远高于国家《煤矿安全规程》规定的 6.化pm(0. 00066% )标准，高浓度硫化氨严重影响作业工人的健康并腐蚀井下机械设备， 影响矿井安全高效生产。在矿井硫化氨防治方面研究尚处于探索阶段，防治煤层硫化氨其 中首要问题是确定煤层硫化氨的含量，而针对煤层硫化氨含量及相关测定技术的研究在国 内尚未有相关报道。
【发明内容】
[0003] 为了解决该个问题，本发明提供了一种煤层硫化氨含量的测定方法。该方法操作 简单、成本低廉、实用性强，解决了煤层中硫化氨含量无法测定的难题。
[0004] 一种煤层硫化氨含量的测定方法，包括如下步骤：
[000引 （1)钻孔取样
[0006] 在新暴露的工作面煤壁上，钻孔取样，收集煤屑，并记录采集煤样开始时间ti;
[0007] 较好的钻孔方法为；钻至深度为15m或W上的原始煤体；
[000引 似测定解吸量
[0009] 将采集的煤样迅速装入煤样罐密封并记录时间t,，然后现场用吸附气体解吸速度 测定仪（解吸仪）分别测定煤样罐中煤样在不同时间ti时的煤样累计解吸气体量，解吸前 解吸仪中水的抑值，解吸结束后解吸仪中水的抑值和排出水的抑值、解吸仪中水的体积 和排出水的体积，W及解吸时的大气压和水温；
[0010] 由于解吸开始后的前50-60分钟煤样就能够解吸出90%左右的吸附气体，因此， 较好的，解吸仪分别测定煤样罐中煤样在不同时间ti时的煤样累计解吸气体量方法为；解 吸时间为60-120min，解吸开始后的前lOmin，每Imin记录一次解吸仪量管的读数，之后每 2min记录一次读数，60min后每5-lOmin记录一次读数；
[0011] 解吸结束后，根据解吸前解吸仪中水的抑值W及解吸后解吸仪中水的体积和抑 值、解吸仪中排出水的体积和抑值，可确定电离的H+的摩尔浓度和H+的物质的量，由于 Imol的&S可电离Imol的H+，因此，解吸过程中水中增加的H+与水稀释的硫化氨气体物质 的量相同，所W，解吸结束时解吸仪吸附的硫化氨物质的量n为解吸仪量管中与解吸仪中 排出水中H+的物质的量之和；
[0012] 转换为标准状态下煤样硫化氨气体解吸量V。的计算公式如下：
[0016] 其中；C。一解吸前解吸仪量管中水的H+离子浓度，mol/L;
[0017]。一解吸结束时解吸仪量管中水的H+离子浓度，mol/L;
[001引C/ -解吸结束时解吸仪量管排出水的H+离子浓度，mol/L;
[0019] Vi-解吸结束时解吸仪量管中水的体积，L ;
[0020] V-解吸结束时解吸仪量管排出水的体积，L;
[0021] n-解吸结束时解吸仪吸附的硫化氨物质的量，mol;
[0022] V。一标况下煤样硫化氨气体解吸量，L;
[0023]并且，解吸结束时解吸仪测定的煤样累计解吸气体量，即为煤样解吸的除硫化 氨W外的其它气体总量；则V〇/(V,g+V。）为硫化氨在解吸气体中的体积分数N;
[0024] 解吸测定结束后将煤样罐再次密封，送实验室测定煤样硫化氨残存量；
[00巧](3)损失量计算
[002引将步骤（2)中测定解吸量实验时测得的不同解吸时间t厮对应的累计气体解吸 总量（即解吸仪测得的解吸气体测定值按常温常压下的气体换算成标况下的气体的通 用公式换算成标准状态下的体积Vii;
[0027]
[002引式中；V。一不同时间下标准状态下的累计气体解吸总量，血；
[0029] Vgi-不同时间下累计气体解吸总量，mL ;
[0030]P。一测定解吸量过程中的大气压力，Pa;
[0031]h，一不同时间下解吸仪量管内水柱高度，mm ;
[00础 Ps-h,下饱和水蒸汽压力，Pa;
[0033]t,一解吸仪量管内水温，。C;
[0034] 煤样测定解吸量前在空气中的暴露时间为t。，t。= 12-ti;不同解吸时间ti所对应 的煤样实际解吸时间为画图绘制全部测点V。]，绘制得到的解吸规律曲 线的延长线在纵坐标轴上的截距即为解吸气体损失量Vjj;
[0035] 则标准状态下煤样损失硫化氨气体量Vi= V XN ;
[003引 （4)残存量测定
[0037] 标准状态下煤样残存硫化氨气体量V,可通过煤样罐中硫化氨气体浓度与煤样罐 中气体体积的乘积确定，硫化氨气体浓度采用气相色谱仪测定；
[0038] 标准状态下煤样残存硫化氨气体量V,计算公式如下：
[0042] 式中；V2-标准状态下煤样残存硫化氨气体量，HiL;
[0043] C。一色谱分析仪测定的硫化氨浓度，ppm ;
[0044] Vg一煤样罐中气体体积，mL;
[004引 V-煤样罐容积，血；
[004引 Vm-煤样体积，mL;
[0047] m-煤样质量，g;
[004引 Pd-煤样真密度，g/cm3;
[0049] (5)煤样硫化氨含量
[0050] 煤样可燃基中硫化氨含量X为标准状态下煤样硫化氨气体解吸量V。、标准状态下 煤样损失硫化氨气体量Vi和标准状态下煤样残存硫化氨气体量V2^者之和与煤样可燃质 质量之比，计算公式为：
[0051] X= (V0+V1+V2)/Go 做
[0052] 式中；V。一标准状态下煤样硫化氨解吸量，mL;
[0053] Vi-标准状态下煤样损失硫化氨量，mL;
[0054] V2-标准状态下煤样残存硫化氨量，mL;
[00巧]G。一煤样可燃质质量，g;
[0056] X-煤样可燃基硫化氨含量，血/g。
[0057] 本发明的有益效果；
[0058] 1、本发明所述的煤层硫化氨含量的测定方法，能够直接测定煤层硫化氨含量，为 后续煤层硫化氨治理提供依据。
[0059] 2、本发明利用了硫化氨气体溶于水呈酸性的性质，测定出了硫化氨现场解吸量。 该方法操作简单、成本低廉、实用性强，解决了煤层中硫化氨含量难W确定的难题。
【附图说明】
[0060] 图1、实施例1中煤样A吸附气体解吸规律曲线；
[0061] 图2、实施例2中煤样B吸附气体解吸规律曲线。
【具体实施方式】
[0062] 下面结合煤层中硫化氨含量测定方法的具体步骤对本发明做进一步详细说明：
[0063] 吸附气体解吸速度测定仪为F町-2型，
[0064] 抑测定笔型号为化-009A酸度计，
[0065] 气相色谱仪型号为BF-2002型。
[0066] 实施例1
[0067] -种煤层硫化氨含量的测定方法，包括如下步骤：
[0068] 1、钻孔取样
[0069] 在新暴露的工作面煤壁上，钻孔取样，钻孔直径为42±10mm，钻至深度为15m的原 始煤体后，收集煤屑，并记录采集煤样开始时间ti;
[0070] 2、测定解吸量
[0071] 解吸量为，在测定时段内煤样罐中煤样解吸气体的体积；
[0072] 将采集的煤样迅速装入煤样罐密封并记录时间t,，然后现场用解吸仪分别测定煤 样罐中煤样在不同时间ti时的煤样累计解吸气体量；
[0073] 硫化氨易溶于水，由于煤样解吸的硫化氨溶于水后会发生电离，Imol的&S可电离 Imol的H+，电