[发明专利]一种智能控制硫铁矿井下工作面SO2

说明书

本发明提出一种智能控制硫铁矿井下工作面SO₂浓度的方法，所述方法通过在井下工作面处建立测站；所述测站包括以工作面内高品位硫铁矿通过堆积成型的采样矿堆，还包括控制器、SO₂浓度传感器、温度传感器；所述控制器经SO₂浓度传感器收集测站位置SO₂浓度数据、经温度传感器收集测站位置温度数据，并根据监测数据控制工作面处的通风局扇和事故警报器，本发明简单高效、安全智能可靠、效果良好，能够自动监测井下工作面SO₂的浓度和温度，安全地对SO₂的浓度进行控制。

技术领域

本发明涉及矿业技术领域，尤其是一种智能控制硫铁矿井下工作面SO₂浓度的方法。

背景技术

硫铁矿主要成分是FeS₂，在开采过程中，工作面的硫铁矿与空气接触面积增大，会发生氧化反应生成SO₂。SO₂是一种无色有刺激性气味的有毒气体，中华人民共和国国家健康标准值规定：当空气中二氧化硫气体成分的浓度大于或等于2ppm时，对处于其中的人员的身体健康构成危害。而且，硫铁矿氧化反应为放热反应，释放的热量如果得不到有效的散发，会导致回采工作面或矿石堆温度升高，温度升高又会导致反应加剧，一旦温度上升至着火点，就会引发硫铁矿自燃，引起一系列的安全与环境问题。因此，硫铁矿井下工作面的SO₂浓度控制工作越来越受到重视。

矿井内SO₂的控制方法主要通过两个步骤实现。第一步是SO₂的浓度监测。井下SO₂浓度的监测有自动监测和人工监测两种。自动监测技术主要用于井下通风大巷等固定工作场所。由于硫铁矿井下工作面狭窄，变化大且快，只能采用人工间隔取样监测分析法，人工监测手段主要有检知管、红外线测温仪、温度传感器、便携仪表等，但是人工监测法工程量大，监测效率低，频率少，通常一周监测一次，防治效果不理想，不能实时监测工作面SO₂浓度，防患于未然。当SO₂浓度超过一定限度时，还会危害监测人员的生命安全。

第二步骤是在监测基础上采取技术措施降低SO₂浓度，井下常用降低SO₂浓度方法有两种，一种是利用可以回收二氧化硫的专门装置，此类装置通过添加化学药剂和二氧化硫发生化学反应，从而清除二氧化硫，可以改善井下环境，但在工作面操作这类装置必须由专门的人员和设备，而且处理过程较缓慢，根本无法适用工作面快速掘进和采矿的需求。另一种常用方法是加强通风，加强通风是控制工作面SO₂浓度安全有效且经济的方法，但是，当工作面温度较高，接近硫铁矿自燃燃点时，硫铁矿氧化化学反应剧烈，加强通风加快了氧气输送，从而进一步引起硫铁矿自燃的恶性灾害事故。当工作面温度较高时，有的矿山通过喷水降温和加强通风相结合的方式降低SO₂浓度，但水和SO₂反应能生成有毒性的H₂S等有害气体，对眼睛、呼吸道有强烈的刺激和腐蚀作用，可引起喉咙和支气管发炎，呼吸麻痹，严重时引起肺水肿。使得工作面环境更加恶化。

综上所述，目前工作面控制SO₂浓度的方法存在以下几方面缺陷：（1）SO₂浓度的监测和调控不能同步实时进行；（2）当工作面硫铁矿氧化反应放热可能转化成自燃事故时，目前技术不能实时成功预警，而且会导致自燃事故发生。

发明内容

本发明提出一种智能控制硫铁矿井下工作面SO₂浓度的方法，简单高效、安全智能可靠、效果良好，能够自动监测井下工作面SO₂的浓度和温度，安全地对SO₂的浓度进行控制。

本发明采用以下技术方案。