硫化矿石自燃倾向性鉴定技术研究

根据硫化矿石自燃过程的复杂性,通过程序升温氧化（TPO）实验对硫化矿石吸附性能进行研究,提出了硫化矿石程序升温氧化（TPO）吸氧鉴定的方法,测试矿样温度从30℃到1000％条件下的总吸氧量和自热起始温度作为硫化矿石自燃倾向性鉴定指标,并对其进行分类;提出了基于支持向量机的硫化矿石自燃倾向性预测方法,通过预测建模最终达到了预期数据与实际数据的最佳拟合。     

硫化矿石自燃倾向性评价的属性区间识别模型

为合理判定硫化矿石的自燃倾向性大小,将属性区间识别理论与信息熵理论结合,建立硫化矿石自燃倾向性综合评价的熵权属性区间识别模型。选取矿样的吸氧速度常数、自热点、着火点3项指标作为属性区间识别模型的基本判别因子,依据信息熵理论获得各判别指标的权重。给出矿样自燃倾向性的属性空间矩阵,采用均化系数将矿样的属性测度区间转化为综合属性测度;利用置信度识别准则和分级标准判别各个矿样的自燃倾向性。对采自国内典型硫化矿山的14个代表性矿样的室内实测值进行综合判定;结果表明,基于熵权的属性区间识别模型能更好地评价硫化矿石的自燃倾向性大小,如实反映出矿样的自燃特性。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌脱硫对硫化矿石自燃倾向性的影响

高含硫金属矿的自燃火灾一直是矿业安全的主要问题。自燃倾向性作为硫化矿石的内在特性以及判定自燃的重要指标,一直以来都是人们研究的对象。通过分析研究微生物氧化脱硫机理,利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）浸出硫化矿石,分解矿石表面的无机硫,降低矿石的硫含量。通过多因素指标法,测定细菌浸出前后硫化矿石的氧化增重率及自燃点相关指标。实验表明：通过氧化亚铁硫杆菌浸出硫化矿石前后对比,硫化矿石的5天氧化增重率从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RS-云模型的硫化矿石自燃倾向性综合评价

为实现硫化矿石自燃倾向性的综合评价,应用云理论,选取矿样的氧化质量增加率、自热点和自燃点等定量化指标构建了评价指标体系,运用粗糙集法（Rough Set, RS）计算各评价指标权重,依据分级标准对云模型进行标准化,进而建立硫化矿石自燃倾向性分级的RS-标准云模型。以30组工程实例进行模型检验,并在实际工程中进行应用。结果表明:RS-标准云模型的判别结果与实际结果较吻合,且判别准确率高于贝叶斯(Bayesian, Bayes)方法,表明RS-标准云模型在硫化矿石自燃倾向性综合评价中具有良好的实用性和可靠性,可为矿山的硫化矿石自燃灾害的研究提供一种新思路。     

硫化矿石堆自燃预测预报技术

笔者在参考大量有关煤炭自燃理论研究成果的基础上,结合国内外关于硫化矿石氧化自燃的研究现状,对硫化矿石堆自燃的预测预报技术进行系统分析。概述硫化矿石氧化自热的机理;详细介绍硫化矿石的自燃倾向性测试、综合因素评价、统计经验法等预测方法;找出煤炭与硫化矿石堆自燃过程的共性,提出了数学模型模拟预测方法;阐述了标志气体分析和测温两种预报方法。展望硫化矿石堆自燃预测预报技术对硫化矿山的安全生产具有重要的指导意义。     

多因素耦合条件下硫化矿自燃神经网络动态预测模型研究

硫化矿石自燃是多种因素、多场耦合综合作用的结果,是一典型的非线性问题。笔者应用人工神经网络技术,以Matlab软件为平台,通过现场调查和理论分析,建立了矿石含硫量、通风强度、环境温度3因素与硫化矿石自燃之间的预测模型;通过数据样本学习与部分现场监测数据相结合进行模拟,研究表明预测数据与实测结果基本吻合,误差控制在10%以内,取得了较好的效果。该研究为预防硫化矿石自燃提供一个新的思路和方法,具有一定的理论意义和应用价值。     

采场硫化矿石爆堆自燃危险性评价研究

在非煤矿山中,许多矿山因矿石含硫量高,在开采过程中经常发生矿石自燃火灾。因此,开展采场矿石自燃危险性评价意义重大。作者通过总结以往的评价方法,并在做了大量实验的基础上,建立了针对硫化矿石氧化自燃危险性的综合评价体系。首先,以“火灾、爆炸危险指数评价法”(DOW)为模型,根据影响硫化矿石自燃的因素分析,建立了针对硫化矿石自燃危险性的评价指数和等级。据此,结合新疆某矿的矿石自燃性开展评价。作者在评价过程中,考虑了该综合评价法在矿山生产中的实用性,评价方法中的各个影响因素都可以通过实验或者现场调查确定其应取的危险值,这种评价方法适用于所有的硫化矿山火灾危险性评价。     

基于CRITIC法与TOPSIS法的硫化矿自燃倾向性评定

现有的硫化矿自燃倾向性综合评价方法多样,且无统一的标准。以矿样的常温氧化增重率、自热点和自燃点3项指标为关键判定因子,结合CRITIC权重分析法和TOPSIS综合评价法,对硫化矿自燃倾向性进行综合判定。采用CRITIC权重分析法,综合考虑指标内的变异性和各指标间的冲突性,得到3项指标的权重,通过TOPSIS综合评价法计算评价对象与理想对象间的距离,对硫化矿自燃的危险性进行排序。运用该判定方法对国内某金属矿山的10个代表性矿样的自燃倾向性进行综合判定,比较了多个硫化矿矿样的自燃危险,得出10个矿样自燃倾向性从大到小为10#、2#、6#、1#、7#、3#、5#、4#、8#、9#,评价结果与实际情况相符,说明该方法是可行的。     

硫化矿床自燃发火实验研究

金属矿山特别是硫化矿山,在开采过程中曾多次发生过矿石自燃火灾事故,给国家造成了巨大的经济损失.我国矿山企业中,有许多硫化矿山.本文综述了国内外在硫化矿床自燃发火实验研究方面的研究进展,指出我国至今还没有出台一套完整成熟的硫化矿床自燃倾向性实验室鉴定标准.     

基于活化能指标硫矿石自燃倾向性的研究

硫矿石的自燃由它内在的机理因素和外在的影响因素决定,在实验室中研究硫矿石的自燃主要是通过研究矿氧复合的机理来确定和预测其自燃的倾向性.利用动力学求解矿石在不同的粒度和不同的升温速率条件下的活化能,来判定硫矿石的自燃倾向性,为硫矿石自燃的防治提供理论依据.     

基于MATLAB工具箱的开采煤层自燃危险性预测

正确预测开采煤层自燃发火的趋势与危险性,对煤矿安全生产具有重要的指导意义。煤层自燃发火的趋势和危险程度与其影响因素之间存在着复杂的非线性关系,而人工神经网络具有极强的非线性逼近能力,能真实刻画出输入变量与输出变量之间的非线性关系。为准确预测开采煤层自燃发火的危险性,笔者针对反向BP神经网络收敛差的缺点,分别采用基于MATLAB神经网络工具箱中的VLBP和LMBP算法的改进BP神经网络模型对开采煤层自燃的危险性进行了预测。根据开采煤层自燃的特点,选取煤本身自燃倾向性、煤层地质及赋存条件、通风技术条件3个关键影响因素作为开采煤层自燃危险性的评判指标,建立了开采煤层自燃危险性预测的神经网络模型。实际应用效果表明,采用基于MATLAB神经网络工具箱的BP网络模型,能克服一般BP网络收敛较慢的缺点,能加快收敛速度;运用LMBP算法比VLBP算法快,但需较大计算机内存;该模型收敛速度快,准确性高,是一种十分有效的开采煤层自燃危险性预测方法。     

不同自燃倾向性煤的指标气体产生规律实验研究

为研究不同自燃倾向性煤的自燃指标气体变化规律,提高对煤早期自燃预测预报的准确度,采用程序升温实验系统,得到内蒙古褐煤、神东长焰煤、河南气煤及枣庄焦煤4种不同变质程度煤的氧化时间随温度的变化关系,以及指标气体浓度在煤氧化过程中的变化规律。结果表明:自燃倾向性最高的褐煤应以CO和乙烯作为煤自燃早期预报的首选指标气体;易自燃的长焰煤应采用乙烯和烯烷比为主、以CO为辅的煤自燃判定指标;自燃倾向性较低的气煤应以乙烯和烯烷比作为煤自燃预报指标;CO是自燃倾向性最低的焦煤的最佳自燃预报指标气体。     

Evaluation of the spontaneous combustion tendency of corrosion products in oil tanks based on TOPSIS methodologies

Spontaneous ignition of the corrosion products of an oil tank may lead to an explosion. To evaluate the spontaneous combustion tendency of corrosion products in oil tanks, the thermodynamic characteristic parameters of the corrosion products of oil tanks were obtained by thermogravimetry as evaluation indexes. Then, the objective weights of these indexes were calculated via the CRITIC method, and TOPSIS theory was used to comprehensively evaluate the spontaneous combustion tendency of corrosion product samples from oil tanks. The results show that the weight of the mass loss rate at the ignition point is the highest, and the apparent activation energy of the corrosion products is not the decisive factor affecting their spontaneous combustion tendency. As such, the spontaneous combustion tendency of the corrosion products of oil tanks cannot be based on only the apparent activation energy. The spontaneous combustion tendency of the corrosion products of a gasoline tank is lower than that of a diesel tank. The higher the heating rate is, the stronger the tendency of spontaneous combustion will be.     

硫铁化物氧化自燃的动力学分析

为研究含硫油品储油罐中硫铁化物的自燃倾向性,采用STA8000同步热分析仪对10,15,20℃/min等不同升温速率和15,20,25 mL/min等不同空气流量下的硫铁化物进行试验,并通过获得的TG-DSC曲线研究试样的自燃特性;在此基础上,根据Coat模型,利用不同反应机理函数对热重数据进行分析。结果表明:该试验条件下,硫铁化物的氧化进程符合三级反应动力学机制;得出了硫铁化物在不同升温速率和空气流量下的表观活化能;在560～746℃温度区间内,随着升温速率的增加,空气流量的加大,活化能数值明显减小,自燃倾向性增大。研究结果可为预防和控制因硫铁化物自燃引发的火灾、爆炸事故提供理论参考。     

炮采放顶煤采空区自然发火的数值模拟应用

针对炮采放顶煤开采采空区容易发生自燃问题，基于漏风渗流方程、气体渗流一扩散-氧消耗方程，建立了采空区自然发火非稳定数值模型，采空区按非均质考虑，耗氧汇按煤矸氧化和瓦斯涌出稀释两方面综合考虑，用有限元数值方法联立求解模型。结合羊草沟矿实例，通过该矿自然发火后来的测试区的现场实测结果，拟合反演得到采空区煤的耗氧速度、瓦斯涌出强度和渗透特征参数，用确定的模型分析了前段出现自然发火的原因；描绘了炮采放顶煤开采时采空区冷却带、自燃带和窒息带等三带的形状，指出冒落压实的不均衡的非均质采空区，自燃点在偏人风一侧。用三带划分理论讨论了工作面参数（风量、推进度、控顶距）同自燃的量化关系，提出了从根本上预防采空区自然发火的途径与方法。     

基于响应曲面法的遗煤自燃分析与研究*

为研究高瓦斯易自燃煤层不同供风量、高抽巷抽采流量、低抽巷抽采流量3因素对采空区自燃“三带”分布影响规律,选取阳煤五矿8406工作面为研究对象,在数值模拟研究基础上,采用Design Expert软件进行Box Behnken试验设计,构建采空区氧化升温带宽度在3因素、3水平条件下的二次回归响应曲面模型,并对不同条件下采空区氧化升温带宽度进行预测与分析。结果表明:二次回归方程P值为0.001 6,预测模型显著,模型的失拟项为0.606 3,不显著,回归方程具有统计学意义;当供风量为1 500~2 000 m3/min,低抽流量为450~650 m3/min,高抽流量为100~200 m3/min时,对氧化升温带宽度一次项重要度排序为C（高抽巷抽采流量）>A（供风量）>B（低抽巷抽采流量）,二次项重要度排序为AC（供风量和高抽巷抽采流量）>AB（供风量和低抽巷抽采流量）>BC（低抽巷抽采流量和高抽巷抽采流量）,且AB,AC,BC之间均无交互作用。