硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法与流程

文档序号:25653877发布日期:2021-06-29 21:24阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,包括以下步骤:s100开采前,对硫化矿石样品进行自燃倾向性分析,并确定硫化矿石对应的氧化速度、燃点温度以及两者关系;s200根据氧化速度、燃点温度以及两者关系,构建自燃预测模型;s300控制开采过程中的硫化矿石堆放量,监测堆放环境数据和堆放硫化矿石的温度,将堆放量、环境数据和温度输入自燃预测模型预测堆放硫化矿石的自燃时间;s400若自燃时间达到预设的安全时间,立即发出警告,启动应急预案防止发生自燃。2.根据权利要求1所述的硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,在s100步骤中,对硫化矿石样品进行自燃倾向性分析的方法如下:获取硫化矿石的自燃倾向性图谱,采用成分分析模型对硫化矿石样本进行成分分析,根据分析得到的硫化矿石样本成分,结合自燃倾向性图谱确定硫化矿石样本对应的氧化速度、燃点温度以及两者关系;所述自燃倾向性图谱通过以下方式得到:采用多种成分不同的硫化矿石样本在不同初始温度下进行升温氧化测试,确定各个硫化矿石样本的燃点温度;根据各个硫化矿石样本的燃点温度,确定第一自燃预测模型;根据由初始温度升温到燃点温度过程中各个硫化矿石样本的吸氧量,确定第二自燃预测模型;根据各个硫化矿石样本的孔体积和燃点温度,确定第三自燃预测模型;提取所述第一自燃预测模型、第二自燃预测模型和第三自燃预测模型的权重,将所述权重带入硫化矿石样本成分分析模型进行分析,得到成分不同的硫化矿石的自燃倾向性图谱。3.根据权利要求2所述的硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,还包括对所述倾向性图谱进行验证,具体步骤如下:步骤1:确定自燃倾向性图中硫化矿石在各时间下的自燃倾向性分布点坐标(t
i
,y
j
);并基于正态分布函数,采用下式计算自燃倾向性分布点的熵:其中,f(t
i
,y
j
)表示自燃倾向性分布点(x
i
,y
j
)的熵;t
i
表示硫化矿石样本具有第i种成分下的反应时间;t0表示平均反应时间;i表示硫化矿石样本中的成分编号,为由1开始顺序编号;y
j
表示第j种初始温度下的倾向性结果;y0表示最低初始温度下的倾向性结果;j表示硫化矿石样本中的初始温度编号,为由1开始顺序编号;δ表示硫化矿石的活化能,所述k表示熵指标;步骤2:对所述自燃倾向性图谱中的坐标进行归一化处理,构建矩阵的归一矩阵h:其中,t
ij
表示具有第i种成分的硫化矿石样本第j种初始温度下的反应时间;y
ij
表示具
有第i种成分的硫化矿石样本第j种初始温度下的倾向性结果;步骤3:处理所述归一矩阵,对所述归一矩阵中的坐标,进行重复计算,获取熵权重:其中,g
ij
表示熵权重;t表示初始温度;步骤4:根据所述自燃倾向性分布点熵,将所述归一化矩阵进行熵权重转换得到熵权重模型:步骤5:通过所述自燃倾向性分布点熵权重模型对所述自燃倾向性分布点的熵进行验证:即:f(t
i
,y
j
)=h;其中,当f(t
i
,y
j
)=h,所述自燃倾向性图谱准确;当f(t
i
,y
j
)≠h,所述自燃倾向性图谱不准确。4.根据权利要求1所述的硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,在s200步骤中,所述自燃预测模型包括以下自燃时间计算公式:上式中,t
i
表示硫化矿石堆放第i点的自燃时间;c

表示硫化矿石的比热,预先测定;m
i
表示第i点硫化矿石的质量;t2表示硫化矿石的燃点温度;t1表示硫化矿石的初始温度;t0表示环境温度;w
i
表示第i点硫化矿石单位时间内的氧化质量,预先测定;ε表示单位质量的硫化矿石氧化产生的热量,预先测定;c

表示硫化矿石堆放处空气的比热;ρ

表示空气的密度;v
i
表示第i点的空气流动速度;t表示第i点硫化矿石的实时温度,实时温度由初始温度t1随着硫化矿石的氧化升温至燃点温度t2。5.根据权利要求4所述的硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,在s300步骤中,建立硫化矿石堆放的有限元分析模型,采用自燃预测模型预测硫化矿石堆放的有限元单元的自燃时间,以每个有限元单元作为一个硫化矿石堆放测点,采用自燃时间计算公式计算各有限元单元测点的自燃时间,取各有限元单元测点的自燃时间最小值作为硫化矿石堆整体的自燃时间。6.根据权利要求1所述的硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,所述自燃倾向性分析采用bp神经网络,所述bp神经网络包括输入层、隐含层和输出层,所述输入层采用硫化矿石的厚度、倾角、氧化增重量和燃点温度;所述输出层将硫化矿石的自燃
倾向性发生自燃的可能性由易至难分为三级;所述隐含层节点数不超过训练样本数。7.根据权利要求1所述的硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,采用以下公式计算硫化矿石的最大堆放量:m
max
=q

t
max
其中,m
max
表示硫化矿石的最大堆放量;q

表示硫化矿石的平均转移速度;t
max
表示硫化矿石的最长堆放时间;根据计算结果,控制开采过程中的硫化矿石堆放量不超过最大堆放量m
max
。8.根据权利要求1所述的硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,通过红外线热成像方式对矿场堆放的硫化矿石进行实时热成像温度场检测,构建硫化矿石的温度场模型,获取温度超过温度阈值的硫化矿石堆放点位置;对温度超过温度阈值的硫化矿石堆放点采用强制散热设备进行降温处理,以阻止该堆放点的温度达到燃点温度。9.根据权利要求1所述的硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,采用阻化剂对矿场堆放的硫化矿石进行抑制氧化处理,具体为配置阻化剂溶液,采用管道输送到硫化矿石的堆放处,并喷洒在硫化矿石的堆放表面,使阻化剂溶液通过流动渗透进入硫化矿石堆放内部。10.根据权利要求1所述的硫化矿石新建矿床开采过程安全预防管控方法,其特征在于,先对不同的阻化剂进行抑制氧化处理实验,采用以下公式计算阻化剂的阻化率:上式中,p
k
表示第k种阻化剂的阻化率;m1表示添加阻化剂前的氧化增重率;m
k
表示添加第k种阻化剂后的氧化增重率;然后选取阻化率p
k
最大的阻化剂用于硫化矿石的抑制氧化处理。
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