煤矿瓦斯中H2S异常区的形成机制研究

In allusion to the geological phenomena of H2S anomaly area existing in coal mine gas, we carry through physical simulation experiments of secondary H2S output process、adsorption and desorption characteristics of H2S、dissolution and precipitation state of H2S in groundwater of the coal seam and/or the roof at various temperature and pressure, and make numerical simulation of the dynamic equilibrium process adsorbed H2S, dissloved H2S and free H2S in coal seam under the condition of coal mine. We analyze the origin of H2S in coal mine gas, discuss geological process of H2S formation and evolution, study dynamic change law of occurrence of H2S in coal seam and reveal formation mechanism of H2S anomaly area in coal mine gas under the condition of coal mine.

针对煤矿瓦斯中H2S异常区存在的地质现象，物理模拟不同温压条件下次生H2S 的产出过程、煤岩体对H2S的吸附与解吸特征、H2S在煤层及其顶板水中的溶解与析出状态，数值模拟煤矿条件下煤层中吸附态、水溶态、游离态H2S的动平衡过程，分析煤矿瓦斯中H2S的成因，探讨H2S形成与演化的地质作用过程，研究煤矿条件下煤层中H2S赋存的动态变化规律，揭示煤矿瓦斯中H2S异常区的形成机制。

分析了我国瓦斯中H2S异常煤矿分布的地域与层域规律；首次开展了平衡水条件下煤对H2S及其对CH4和N2的吸附对比实验，分析了煤吸附H2S、CH4和N2差异性的原因；通过覆压下的孔隙度实验，结合H2S溶解度研究成果，数值模拟了原位煤层水溶H2S和游离H2S含量；基于煤层水中硫酸盐还原菌（SRB）富集培养及SRB菌株宏基因组和16rDNA测序、细菌代谢固体沉淀物的XPS（x光电子能谱）分析、煤层硫酸盐热化学还原（TSR）物理模拟、瓦斯气相色谱、同位素质谱，结合研究区地质条件，证实了煤矿瓦斯中H2S异常的生物硫酸盐还原作用（BSR）和硫酸盐热化学还原作用（TSR），揭示了研究区煤矿瓦斯中H2S异常的成因，预测了研究区H2S异常分布区；探讨了煤矿瓦斯中H2S异常的形成机制，构建了低含气大样量耐腐蚀多功能解吸仪。