本发明涉及一种采煤工作面中硫化氢的综合治理工艺，属于采煤工作面硫化氢综合治理技术领域。
背景技术：
硫化氢是一种无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味的气体，剧毒能燃烧，空气中硫化氢浓度为4.3％～45.5％时有爆炸危险。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主，浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。
近二十年来，出现了煤层中赋存硫化氢含量较大的矿井，硫化氢的涌出对安全生产已构成严重威胁。由于煤层中赋存硫化氢的矿井相对较少，国内对其生成机理赋存状态，涌出规律、预测预报等研究尚未深入开展，对其治理方法亦无较成功的经验可资借鉴。原苏联马凯耶夫煤矿安全研究院于20世纪50年代初即开始对顿巴斯矿区一些煤矿中出现的硫化氢进行研究，在防治方面建立了一套措施；中国于1958年开始对新疆西山煤矿的硫化氢进行研究和治理；1966年对鹤壁矿务局四矿的硫化氢进行了研究和治理，都取得了一定的治理效果。
目前，国内外对硫化氢治理技术的研究主要有：物理法、生物法、化学法，然而对于矿井煤层中的硫化氢治理研究非常少，主要是通过注碱水或石灰水中和煤层中的硫化氢和通过风排涌出的硫化氢，或者在巷道煤层表面喷洒碱水吸收硫化氢。
技术实现要素：
本发明针对煤矿井下硫化氢含量高的采煤工作面，本发明通过实施采煤工作面顺层钻孔水力割缝抽采、高压注碱水、工作面高压喷雾吸收及工作面采动后利用前方形成的裂隙二次注碱水吸收等工艺，有效降低了煤层硫化氢的赋存量及涌出量，从而保证风流中硫化氢浓度达标。本发明的技术方案如下：
一种采煤工作面中硫化氢的综合治理工艺，步骤如下：
(1)钻孔施工：采煤工作面开采前，沿工作面顺槽超前施工顺层钻孔，利用水力射流切割钻机在已施工好的钻孔内切割煤体。
(2)超前预抽：将利用水力射流钻机切割后的钻孔采用水泥砂浆进行封孔，封孔长度不小于20m；利用抽放泵抽排煤体中的硫化氢，切割后的钻孔有效增大了硫化氢的释放面积，提高了硫化氢的抽出率。
(3)高压注碱水吸收：当顺层钻孔抽采硫化氢浓度降低后，使用低频高压脉冲注水泵向钻孔内注入碱水，利用高压脉冲水对煤体的劈裂效果，提高煤体的裂隙度，增大了硫化氢与碱水的接触面积，使进入煤层孔隙的碱液与硫化氢中和，增大硫化氢的解吸量，尽可能多的消除煤体裂隙内的硫化氢；随着工作面回采的推进，在工作面前方会形成采动裂隙，利用该时期煤体裂隙发育较好的情况，然后进行二次注入碱水吸收剂，对煤体内部h2s进行吸收；所述碱水为质量浓度为3-5％的碳酸钠溶液。
(4)工作面喷雾吸收。工作面回采时，在架间、煤机滚筒、回风流、破碎机、皮带转载点及皮带上方布置碱水喷雾，确保回采期间落煤释放出的硫化氢被吸收。
进一步的，所述步骤(1)中钻孔直径为110mm；钻孔使用sgz—ⅲa型矿用坑道钻机，配以φ50㎜钻杆和φ110㎜金刚石复合片无芯钻头钻进。
进一步的，所述步骤(1)中利用水力射流钻头进行对钻孔水力切割时，压力泵采用3zsb-135/17高压煤层注水泵，额定压力为30mpa，高压管路选择直径25，耐压35mpa以上的高压胶管；钻机型号使用sgz—ⅲa型矿用坑道钻机，钻杆直径选择75钻杆，配备φ75mm高压射流旋切钻头，且φ75mm高压射流旋切钻头上设有φ1.8mm的高压小喷嘴；切割工艺从钻孔里向外逐步进行，切割采取定点切割方式，形成0.2m厚的圆盘，每个圆盘之间的距离为1m，直到孔口5m处停止切割。更进一步的，利用水力射流钻头进行对钻孔水力切割的具体过程如下：
s1.当执行水力切割措施时，采用进钻切割方式；每一根钻杆切割时间为3-5min，前2min切割时压力不大于6mpa，第3min压力调节到10mpa，维持1min后压力增大到18-20mpa，当排煤粉比较顺利时，压力持续上调到25-28mpa，当出现堵孔时，压力应进行降低到10mpa；
在升高压力对煤体切割之前，应保证钻机旋转，以防止切割产生的大量煤粉堵塞钻孔而造成抱钻。
s2.每切割完成一根钻杆后，应先调节溢流阀将管路压力降到0mpa，并关闭进水辫管路上的球阀，确保管路中没有水流经过；拆下一根钻杆，连接好水辫后，打开管路中球阀和调节溢流阀给管路升压，进行第二根钻杆的高压水力切割作业。严禁管路中有高压水时进行钻杆拆卸作业，严禁管路没有连接好之前给管路升压。
s3.选择每米钻孔出煤控制在200-250kg；当出煤量达到该要求后，应进行下一根钻杆的水力切割。
s4.每次水力切割时，在钻进钻杆时，钻杆清洗一遍，以保证钻杆内部没有颗粒状的煤体。
进一步的，所述步骤(2)中利用抽放泵抽排煤体中的硫化氢时，h2s抽放泵采用sp200螺杆真空泵。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
通过本发明采煤工作面硫化氢综合治理工艺，有效减少了煤层中硫化氢的含量，使工作面开采期间风流中硫化氢气体的浓度由100ppm以上降至3-5ppm，满足了《煤矿安全规程》6.6ppm的要求。本发明的实施突破了硫化氢制约采煤工作面安全、高效生产的瓶颈，有效保障职工的生命安全和职业健康。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1一种采煤工作面中硫化氢的综合治理工艺
具体步骤如下：
(1)钻孔施工：
在采煤工作面顺槽沿煤层倾向施工钻孔，钻孔直径110mm，抽放钻孔必须覆盖h2s赋存范围。使用sgz—ⅲa型矿用坑道钻机，配以φ50㎜钻杆和φ110㎜金刚石复合片无芯钻头钻进。
当钻孔施工完成后，利用水力射流钻头进行对钻孔水力切割。压力泵采用3zsb-135/17高压煤层注水泵，额定压力为30mpa，高压管路选择直径25，耐压35mpa以上的高压胶管，钻机型号使用sgz—ⅲa型矿用坑道钻机，钻杆直径选择75钻杆，配备φ75mm高压射流旋切钻头，且φ75mm高压射流旋切钻头上设有φ1.8mm的高压小喷嘴，通过泄压阀调整水路压力。切割工艺从钻孔里向外逐步进行，切割采取定点切割方式，形成0.2m厚的圆盘。每个圆盘之间的距离为1m。直到孔口5m处停止切割。具体链接方式为：注水泵----泄压阀(调节压力)----胶管管路延伸----高压水辨----高压密封钻杆----高压射流器。具体切割过程中步骤如下：
s1.当执行水力切割措施时，采用进钻切割方式；每一根钻杆切割时间为3-5min，前2min切割时压力不大于6mpa，第3min压力调节到10mpa，维持1min后压力增大到18-20mpa，当排煤粉比较顺利时，压力持续上调到25-28mpa，当出现堵孔时，压力应进行降低到10mpa；
在升高压力对煤体切割之前，应保证钻机旋转，以防止切割产生的大量煤粉堵塞钻孔而造成抱钻。
s2.每切割完成一根钻杆后，应先调节溢流阀将管路压力降到0mpa，并关闭进水辫管路上的球阀，确保管路中没有水流经过；拆下一根钻杆，连接好水辫后，打开管路中球阀和调节溢流阀给管路升压，进行第二根钻杆的高压水力切割作业。严禁管路中有高压水时进行钻杆拆卸作业，严禁管路没有连接好之前给管路升压。
s3.选择每米钻孔出煤控制在200-250kg；当出煤量达到该要求后，应进行下一根钻杆的水力切割。
s4.每次水力切割时，在钻进钻杆时，钻杆清洗一遍，以保证钻杆内部没有颗粒状的煤体。
(2)超前预抽。将利用水力射流钻机切割后的钻孔采用水泥砂浆进行封孔，封孔长度不小于20m。
h2s抽放泵采用sp200螺杆真空泵，泵站内排放口设一水箱，内装碳酸钠溶液并定期更换，排放口插入水箱内，抽放的硫化氢气体经水箱与碳酸钠溶液反应后排至风流中，并在排放口下风侧10米内安设常开净化水幕。
(3)高压注碱水吸收。钻孔抽放完成后，对以上钻孔利用注水泵进行高压注碱水；在注水过程中，注水孔两侧钻孔不抽放，注水压力采用先低后高的方式；低压注水时，让碱水吸收剂慢慢渗透入煤层裂隙，采取快速升压，当周围钻孔有水流出停止注水。随着工作面回采的推进，在工作面前方会形成采动裂隙，然后进行二次注入碱水，对煤体内部h2s进行再吸收；
所述碱水为质量浓度为4％的碳酸钠溶液；
注水泵：使用3zsb-135/17高压煤层注水泵，额定排出压力为30mpa，工作压力8-16mpa。
(4)工作面回采时喷雾吸收。工作面回采时，在架间、煤机滚筒、回风流、破碎机、皮带转载点及皮带上方布置碱水喷雾，通过高压喷雾泵喷碱水雾，对回采期间落煤释放出的h2s进行吸收。