硫化矿石堆自燃早期指标优选及预测方法

为研究硫化矿石自燃早期的氧化自热发展状况与规律,并寻求最优识别指标,对具有自燃倾向性的硫化矿石进行堆矿试验.试验结果表明,在矿石氧化自热的孕育期、发展期和邻近自燃期-氧浓度会有所减少,总体在17%～18%间波动,不能识别氧化所处的阶段:只有在临近自燃期才能测出SO2,同样不能作为自燃早期的征兆;矿堆温度的变化,明显反映了矿石堆氧化、自热至自燃这一过程,适宜作为早期预测矿石自燃的指标.应用指数曲线法建立了预测硫化矿石堆温度的数学模型.计算结果表明,预测模型准确、直观地反映了硫化矿石氧化自热的孕育期、发展期和邻近自燃期3个阶段,对矿石堆自燃火灾的早期预防有重要的理论价值和实践意义.     

硫化矿石自燃倾向性测试方法研究进展

 金属矿山开采之前开展硫化矿石自燃倾向性测试是预防矿山自燃火灾发生的重要手段之一。本文系统论述了硫化矿石自燃倾向性测试方法的研究成果,着重评述了硫化矿石自燃倾向性判定的吸氧速度法、传统的交叉点温度法、动态自热率测试法、绝热氧化法、金属网篮交叉点温度法、综合测试法、程序升温氧化法,以及TG-DSC联用法等。对其中某些方法的测试原理、操作步骤,以及存在的优缺点进行分析,将各种方法进行归纳分类,并对硫化矿石自燃倾向性测试方法的研究方向进行了展望。     

硫化矿石自燃灾害的脆性风险源

为了对硫化矿石自燃灾害进行客观、有效地分析,找出引发矿石自燃的致灾因子及其相互影响关系,引入脆性理论研究硫化矿石自燃灾害.根据硫化矿石自燃分别与致灾系统和孕灾系统的脆性联系,建立矿石自燃灾害脆性关联分析模型,并依据自燃矿石的物理化学特性、矿井地下开采的特点,提出相应的脆性因子.最后以某高硫矿为例,计算硫化矿石自燃灾害与其致灾系统、孕灾系统间的脆性联系熵值和波动熵.研究结果表明:硫化矿石自燃灾害与其致灾系统、孕灾系统间的脆性联系熵分别为-0.220 7±0.0811和-0.1301±0.218 7;波动熵分别为0.151 9和0.319 8.研究结果表明:该矿井下孕灾环境是构成矿石自燃承灾系统脆性的根本原因;选用合理的采矿方法、降低矿石损失率、减少堆积时间及改善通风条件等是控制矿山自燃灾害事故发生的关键.     

细菌脱硫抑制硫化矿自燃实验研究

通过室内细菌脱硫柱浸实验,将硫化矿石颗粒表面的硫降低到临界值以下,使脱硫后矿石自燃倾向性等级下降.结果表明,44d最大脱硫率可达61.82%,脱硫率随着时间延长而逐渐增大.对矿石自燃倾向性分析显示,硫化矿石的5d氧化增重率从2.044%降低到0.902%,自燃点从209.6℃升高到319.8℃,自燃倾向性等级由Ⅰ级降为Ⅲ级,降低了硫化矿石的自燃风险.     

基于层次分析法和集对理论的硫化矿自燃倾向性评定

采用多因素综合鉴定法对某硫铁矿的9个矿样进行了实验室自燃倾向性鉴定,得到了矿样的化学成分分析结果,矿相分析结果,矿样中水溶性铁离子、硫酸根离子含量随氧化时间的变化规律结果,自热性指标、自燃性指标。建立了硫化矿自燃倾向性判定流程的结构图,根据确定的硫化矿石倾向性分级标准,利用AHP方法和集对分析理论确定了该矿9个矿样的同一度和对立度,并进一步分析评价了指标数值与自燃倾向性分级标准之间的数量关系,得到了9个矿样的平均联系度;根据联系度的同异反态势确定联系度所属的集对态势,最后根据集对态势得到了9个矿样的氧化程度及自燃倾向性程度分级,得到了定量化的安全评价结果。该研究方法对硫化矿石自燃的安全评价具有指导意义。     

硫化矿石自燃倾向性综合判定的物元模型及其应用

基于可拓学的物元理论、可拓集合论和关联函数的计算,给出硫化矿石自燃倾向性综合判定的经典物元和节域物元,进而建立硫化矿石自燃倾向性综合判定的物元模型.选取低温氧化质量增加率、自热点、着火点3项指标作为硫化矿石自燃倾向性综合判定的基本判别因子;运用所建立的物元模型对采自国内典型金属矿山的9个具有代表性硫化矿石矿样的自燃倾向性进行了综合判定;将所得结果与利用多因素综合比较法所评价的结果进行比较,发现用物元分析法所得判定结果更能反映矿山的实际情况,表明该方法用于硫化矿石自燃倾向性的综合判定是合理可行的.     

基于未确知测度理论的硫化矿石爆堆自燃危险性评价

运用未确知测度理论,建立采场硫化矿石爆堆的自燃危险性评价模型.选取采场硫化矿石的氧化增重率、水溶性铁离子含量、矿堆中水溶液pH、矿石的含水量、矿物成分的ST值、矿石的自热幅度、矿石的着火点、矿石损失率、矿岩的环境温度、矿石堆的体积共12项指标作为未确知测度模型的判别指标;根据实测数据建立各指标的未确知测度函数,并利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出采场矿石爆堆的自燃危险性评价结果.用该方法对国内4座典型硫化矿山的采场矿石爆堆自燃危险性进行评价,评价结果与矿山实际情况完全相符.因此,这种新方法能够应用到硫化矿山开采时的采场矿石爆堆自燃危险性评价当中,并能解决采场矿石爆堆自燃危险性评价中的诸多因素不确定性问题,对其进行定量评价.     

硫化矿石自燃火源探测的红外热成像方法

为了快速确定硫化矿石自燃火源的准确位置,提出利用红外热成像技术探测矿石自燃火源的方法.基于IRI-1011红外热像仪平台,建立硫化矿石堆自燃火源探测系统,并针对系统误差,制造温度查找表,对系统温度重新标定.研究结果表明:在硫化矿石爆堆中,距离矿堆表面10 m的范围内,由于矿石自燃火源存在而导致矿堆表面1.76 m×1.76 m探测区的温差为0.01℃,达到现有热像仪的探测精度,采用红外热像技术应用于井下矿石自燃火源的探测具有可行性;采用热像仪扫描硫化矿石堆表面找出最高温度位置是自燃火源定位的关键.因此,应用红外热成像技术可以探测井下硫化矿石堆自燃火源的位置,从而达到开发新的自燃火源探测系统的目的.     

硫化矿石低温氧化性指标的相关性分析

 低温氧化性指标是硫化矿石自燃倾向性鉴定中的主要评价指标。针对多因素综合分析法在评价硫化矿石低温氧化性时测试指标数目过于繁多的问题,以冬瓜山铜矿7个矿样的评价指标为例,运用SPSS软件的相关性分析功能对指标间的相关性进行研究,并通过理论分析解释了相关关系的原因,以此达到对指标的简化目的。针对硫化矿石自燃倾向性鉴定指标的优化具有一定的指导意义。     

硫化矿石诱导自燃过程及分阶段混沌特征

为揭示硫化矿石自燃过程的混沌特征,以从某硫铁矿采集的矿石样品作为实验材料,室内开展矿石诱导自燃实验,进而集成小波技术和混沌动力学理论对诱导自燃过程中的不同阶段进行了研究。研究结果表明:8个矿样的自燃点温度分别为408,385,437,334,374,365,366和380℃,在正常采矿条件下矿石不易发生自燃;矿样的自燃过程分为3个阶段,依次为自燃孕育期、自燃发展期和临近自燃期,其平均升温率分别为1.0,2.0和4.2℃/min;随着时间的推移,矿样自燃过程的最大Lyapunov指数整体呈逐渐增大趋势,3个阶段的平均值分别为0.001 5,0.002 0和0.005 0,这是自热反应复杂剧烈程度的一种客观反映;随着矿样自燃点温度的升高,其临近自燃期的最大Lyapunov指数整体呈逐渐减小趋势。因此,可基于该阶段的最大Lyapunov指数来定性判定矿样自燃点温度。     

基于决策者偏好构造的概率语言型Z-number多属性决策方法

由于决策环境的日益复杂,专家评价信息往往会包含专家偏好,因此有必要对专家偏好进行识别与处理。针对这一情况,提出了基于决策者偏好构造的概率语言型Z-number并应用于多属性决策问题中。首先,针对专家偏好未知的情况,提出了一种基于修正的平均得分距离,由专家评价信息确定专家偏好。然后,依据得到的专家偏好,利用GOWPA算子与最大熵生成概率语言型Z-number。同时,获得专家评价信息的可信度,由专家可信度聚合专家信息并采用TODIM方法对方案进行排序。最后,在国家大力提倡节能减排的背景下,将所提方法应用于国家绿色矿山试点企业的选取上,验证了所提方法的有效性和可行性。     

机械力作用诱导硫化矿石自燃的微观机理

为揭示不同强度的机械力作用对硫化矿石自燃的影响机理,从某高硫矿山采集具有代表性的硫化矿样,在室内开展硫化矿石的机械球磨实验。联合运用扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)等测试技术表征矿样在经历100,200,300,350,400和450 r/min等转速表征的不同强度的机械力作用下的表观形貌、微观结构等的演变规律;进一步开展矿样在不同强度的机械力作用下的恒温恒湿氧化实验,并对比各个矿样的氧化质量增大率。研究结果表明:硫化矿石在经历不同强度的机械力作用后,形成细小的细微颗粒并发生集聚效应;随着转速提高,硫化矿石的晶格畸变率增大,晶粒粒度降低,氧化速率明显加快。这表明硫化矿石在外界不同强度的机械力作用下,其化学反应活性增强,更加容易发生氧化自热,进而在一定环境条件下引发自燃火灾。     

基于ISM和AHP的硫化矿石自燃危险性分析

为系统了解硫化矿石自燃的影响因素,从人-物-环-管四个方面找出18个硫化矿石自燃的影响因子.运用系统工程理论,建立硫化矿石自燃影响因素的6级多层递阶解释结构模型(ISM),采用层次分析法(AHP)确定各指标权重.研究表明,多层递阶ISM能有效地表达硫化矿石自燃影响因素的结构,18个影响因子可以分为6个层级,直观地反映出各个影响因素之间的层级及相互关系;AHP法求解出影响硫化矿石自燃的各级指标权重,表明矿石自身特性是影响硫化矿石自燃的决定性要素,管理则是深层次要素.     

信息筛选中群体用户偏好聚合模型

将信息筛选描述为信息对象到用户偏好值的映射函数,利用多目标决策方法提出了一个信息筛选中群体用户偏好聚合模型,对信息筛选过程进行了分析,它包括用户偏好,接受信息输入流,计算其用户好值以及用户偏好修正。     

煤炭自燃生成标志气体的红外光谱分析

针对煤自燃氧化过程中生成的生产物能够判断煤自燃的反应过程和机理以及在不同温度下生成的标志性气体可以判断煤自燃的严重程度的问题,采用红外光谱手段对神东矿区6个煤矿不同层位和不同工作面的12个煤样进行了研究。研究结果表明,煤氧化燃烧过程是分阶段进行的,分为失水阶段、氧化阶段、着火燃烧阶段。各阶段的标志气体不一样：失水阶段以H2O吸收峰为主、氧化阶段C2H4、CH4出现显现峰、着火燃烧阶段出现C2H4、CH4强峰。确定煤样在不同温度下生成标志气体的规律,对预测煤的自燃发火具有重要的理论和实际意义。     

群决策环境下一种三类偏好关系的集结方法

在群决策环境下,专家们往往给出异类的偏好信息,如,模糊偏好关系、区间互补偏好关系、语言偏好关系.提出了一种新的集结这三类不同的偏好关系的方法,其基本思想是:先将不同类型信息转化为中间域(效用空间),然后进行集结.该方法的意义在于避免了不同类型偏好信息之间的直接相互转换,而且计算过程更加简便.首先,针对模糊偏好关系、区间互补偏好关系、语言偏好关系,利用效用的思想将这些偏好信息均转化为模糊偏好关系,并且讨论了转化过程的合理性.然后给出群决策过程中集结信息与选择最优方案的方法,最后通过实例验证了所提方法的实用性.     

信息筛选中群体用户偏好聚合模型

将信息筛选描述为信息对象到用户偏好值的映射函数 ,利用多目标决策方法提出了一个信息筛选中多用户偏好聚合模型 .对信息筛选过程进行了分析 ,它包括定义用户偏好、接受信息输入流、计算其用户偏好值以及用户偏好修正 .在此基础上 ,用偏好向量定义个体用户偏好 ,并通过例子进行演示 .系统研究了信息筛选中的群体用户偏好 ,建立了一个群体偏好聚合模型 ,计算了不考虑信息代价和考虑信息代价两种情况下的群体偏好值 .利用模型通过聚合个体偏好求取群体偏好 .在考虑信息代价时 ,对不同类别的信息代价进行归一化处理 .实例验证表明 ,该模型是有效的 .     

易自燃煤层火灾综合防治技术

通过对义马煤田易自燃煤层在多年生产过程中发生火灾规律进行了分析,并针对发火规律和特点,提出了防止煤层自燃和火灾综合防治技术的措施和办法.     

煤层自燃发火指标气体的选择及预测预报应用

为了研究煤炭的氧化规律以及准确地对自燃发火情况进行预测预报,针对官地煤矿8煤层,采用煤氧化实验装置,对实验所析出气体的成分、生成先后顺序和生成量与温度之间存在的规律性进行了测试研究,并结合工作面的实际,进行预测预报。结果表明:8煤层利用CO增加趋势作为预测预报煤自燃发火的指标值,在CO存在的前提下,只要出现C_2H_4气体,即井下某区域发生了煤炭自燃,必须立即采取灭火措施。根据对采空区工作面的现场监测,得出采空区没有形成自燃发火区域。     

钒矿矿石自燃机理及控制技术

中村钒矿矿石开采过程中,出现了采空区矿石自然发火现象,采空区漏风强度大,火区范围大且位置模糊,在灭火过程极易发生爆炸,严重危胁着钒矿的安全开产.本文在分析钒矿矿石特征及物质成份的基础上,掌握了钒矿自燃的机理和燃烧特征.根据钒矿采空区着火的特点,利用液态二氧化碳对火区进行治理,设计了液态二氧化碳释放工艺及管路的布置方案,确定了液态二氧化碳的注入量.通过对钒矿采空区自燃火区进行有效的隋化和降温,抑制和熄灭了火灾,保障了矿山的安全生产.