金属矿山硫化矿石自燃安全评价体系研究

本项目针对高硫金属矿床在开采过程中易发生矿石自燃事故的严重问题，通过采用理论分析、数值模拟、实验测试、现场调查相结合的研究方法，查清影响硫化矿石自燃的主要因素之间的相关性、重要性顺序及与自燃的耦合关系；筛选自燃评价指标，从硫化矿石氧化特征和产物入手，研究并规范各评价指标的量化方法（测试程序与技术）；分析、测定典型硫化矿石自燃的临界环境条件，获得不同特性硫化矿石在环境参数改变时的自燃特征及有效抑制自燃的环境因素集；研究硫化矿石安全评价的指标体系，确定各项指标的分级标准及权重，建立硫化矿石自燃的预报数模和自燃时间数模；最后应用系统安全分析和评价理论，研究硫化矿石自燃定量安全评价方法，建立定量评价体系。本项研究可解决金属矿山硫化矿石自燃难以进行定量评价的难题，使评价体系得到规范，评价结果更准确、可靠，为制定硫化矿井自燃火灾的防治措施提供重要的依据，具有十分重要的理论和现实意义。

硫化矿石自燃是金属矿山开采中所面临的重大灾害之一，火灾的发生将引发一系列的安全与环境问题，并且造成巨大的经济损失。本项目采取理论分析、实验测定、数值模拟相结合的研究手段，构建了金属矿山硫化矿石自燃安全评价体系。本项目的主要研究内容和取得的研究成果总结如下：.（1）通过绘制鱼刺图，直观详细地分析了硫化矿石自燃的主要影响因素；在此基础上，对不同影响因素之间的相关性进行了研究，为理清各因素之间的复杂关系、简化评价指标奠定了基础。.（2）综合运用多种先进测试技术，在实验室环境中对各个矿样的低温氧化反应过程进行了模拟。提出的机械活化理论认为金属矿山开采中施加于矿体上的各种机械力使得硫化矿石经历了机械活化作用，相应的化学反应活性得到提高，在一定的环境条件下更加容易发生氧化自热，最终引发自燃火灾。.（3）建立了描述硫化矿石自然发火的数学模型.对硫化矿石堆的动态自热过程、硫化矿石堆氧化自热过程的非线性特征等进行了系统研究. 提出了硫精矿自燃临界堆积厚度的概念，并解算出硫化矿石在不同环境中的自燃临界堆积厚度。.（4）完善了硫化矿石自燃温度的非接触式红外测试技术。分析影响红外热像仪测温精度的主要因素，得出了红外热像仪测温拟合公式。提高了红外热像仪直接应用于硫化矿石自燃监测时的测量精度。.（5）规范了硫化矿石自燃倾向鉴定指标的测试方案，建立了硫化矿石自燃倾向性的鉴定标准。通过实验研究，确定了硫化矿石吸氧速度测试实验的标准化方案。提出了硫化矿石自燃倾向性测试的氧化动力学方法，建立了硫化矿石自燃倾向性的鉴定标准，并规范了矿样的具体测试程序。.（6）查清了影响硫化矿石氧化结块性的因素，并开发了一种用于检测硫化矿石结块性的单轴测试技术，与其他方法相比，单轴测试法更直观精确。.（7）在综合考虑了影响硫化矿石爆堆自燃的各种因素的基础上，选取了评价指标并对其进行标准化和定量化处理，确立危险性分级标准，最终建立了硫化矿石自燃危险性评价指标体系和评价模型。