基于表面溫度探測的硫化礦石堆自燃火源定位方法研究.pdf

1、硫化礦石自燃是硫化礦床開采時(shí)經(jīng)常遇到的重大災(zāi)害之一，長期以來影響著礦山的安全生產(chǎn)。硫化礦石自燃是礦石與氧復(fù)合放熱為主、自發(fā)產(chǎn)生熱量及熱量積蓄引起礦體升溫的非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其自燃火源具有較強(qiáng)的隱蔽性。因此，研究硫化礦石自燃內(nèi)火源的定位，對于判定礦石堆燃燒狀況和推斷火源位置以及高效、快速地展開防滅火具有重大的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文在廣泛查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)和系統(tǒng)總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，采用有限元分析理論和數(shù)值模擬相結(jié)合的

2、研究方法，基于硫化礦石自燃過程數(shù)學(xué)模型，對硫化礦石自燃內(nèi)火源進(jìn)行定位，分析不同條件下礦堆內(nèi)火源的定位情況，并建立硫化礦石堆內(nèi)火源定位監(jiān)測預(yù)報(bào)模型。
　　本論文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)介紹硫化礦石自燃內(nèi)火源探測技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及具體應(yīng)用。簡述紅外探測法應(yīng)用于硫化礦石自燃內(nèi)火源定位中的不足，總結(jié)有限元數(shù)值分析法在熱傳導(dǎo)尋源反問題方面的發(fā)展以及應(yīng)用情況。
　　(2)確定硫化礦石自燃內(nèi)火源定位的數(shù)值模擬方案。通過推導(dǎo)

3、硫化礦石自燃過程中礦堆內(nèi)存在的漏風(fēng)風(fēng)流場、氧濃度場和溫度場的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合熱傳導(dǎo)反問題，運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS來模擬實(shí)現(xiàn)硫化礦石堆自燃內(nèi)火源的定位。
　　(3)利用ANSYS有限元分析軟件，建立硫化礦石自燃內(nèi)火源反演的有限元模型。通過對已建立模型進(jìn)行加載求解，得到硫化礦石堆內(nèi)在某一時(shí)刻的溫度場分布等值線圖，以及礦石堆內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度求解結(jié)果。根據(jù)溫度分布情況坐標(biāo)，確定最高溫度所在位置，計(jì)算出高溫內(nèi)火源區(qū)域的近似面積。

4、　　(4)調(diào)整礦石堆表面的溫度分布情況、礦石堆孔隙率、生熱率、導(dǎo)熱系數(shù)參數(shù)，分析不同條件下礦堆內(nèi)火源定位情況。各參數(shù)的影響情況如下:礦石堆表面溫度分布情況對硫化礦石堆內(nèi)火源區(qū)域的定位有著很大的影響，表面溫度測點(diǎn)布置不同，模擬分析結(jié)果也有較大的不同;在其他條件不變時(shí)，礦石堆內(nèi)高溫內(nèi)火源區(qū)域面積隨著孔隙率的增大而增大;礦石堆內(nèi)高溫內(nèi)火源區(qū)域面積隨著生熱率的增加而增大;礦石堆內(nèi)的高溫內(nèi)火源區(qū)域面積隨著有效導(dǎo)熱系數(shù)的增大而減小。
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