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矿井内因火灾防治 对于硫化矿床，开采中除了与其他矿床开采中存在同类型的灾害以外，矿石自燃和炸药自爆是硫化矿床开采中经常遇到的两类特有的重大灾害，而且矿石氧化自然和自燃的危险性将随着地温的增加而增大。 第一节 硫化矿石自燃的机理和原因 一、硫化矿石自燃的机理 由于硫铁矿的含硫量比较高，大多数矿石自燃均为硫铁矿，因此人们对硫化矿石的自燃倾向性研究也就主要集中在硫铁矿上。硫化矿石自燃机理的研究是描述矿石自燃的特征和过程，提示矿石自燃的原因。硫化矿石自燃的机理学说大致有物理机理、化学热力学机理和电化学机理，三者之间又有密切的联系。 物理机理研究是从宏观上描述了硫化矿石氧化过程的5个阶段，即：矿石破碎、氧化、聚热、升温、着火，并研究矿石块度、孔隙率及含水率等矿石物理性质对矿石氧化过程和速度的影响；化学热力学机理是描述硫化矿石的氧化放热过程；电化学机理认为硫化矿石的氧化是一种电化学反应过程，由于硫化物晶格间的某些缺陷或不完整性，在湿空气环境中，产生了微电池作用，因而发生了电化学氧化还原反应，在某种程度上类似于金属的腐蚀过程。 虽然在硫化矿石自然机理的问题上有多种解释，但从宏观上矿石存在着氧化放热和聚热而自燃的现象的确存在。自燃是由矿石本身的物理化学性质及外部因素共同决定的，其内因条件是矿石氧化放热，而湿空气的存在和良好的聚热环境是必要的外部条件。因此，硫化矿石的氧化性、与湿气充分接触和聚热条件是硫化矿石自燃的三要素。 二、硫化矿石自燃的事故树分析 本节根据有关硫化矿石自燃机理的研究成果和现场观测采场矿石氧化自燃过程的实践经验，建造硫化矿石自燃发火的事故树，该事故树可以揭示与采场矿石发火有关的主要因素以及它们之间的因果逻辑关系；通过事故树的定性分析可以提出判别硫化矿石自然倾向性的测定项目和现场防治内因火灾发生的基本途径。 1、事故树的建造 以硫化矿石自燃作为顶上事件，矿石自燃必须是矿石易氧化、矿石与湿空气充分接触和矿石堆能聚热升温这3个事件同时发生并且当矿石堆的温度到达矿石冒烟时才发生，这一关系可用条件与门表示。 矿石易氧化是由于矿石含易氧化矿物，而氧化过程离不开氧气，低温氧化过程水也可以参与作用，因此，与矿石易氧化这一事件密切相关的下一级事件是矿石含易氧化矿物、矿石吸氧速度大和矿石氧化增重，这一关系可用与门表示。矿石含易氧化矿物的各类通常有黄铁矿、胶黄铁矿、磁黄铁矿、单体硫等，这一关系可用或门表示。 矿石与湿空气充分接触必须是矿石的比表面积很大和湿空气存在，这一关系可用与门表示。矿石比表面积很大是由于矿石块度奶小或为粉矿，也可能是矿石晶体颗粒极细(如胶状黄铁矿)，这一关系可用或门表示。 矿石堆能聚热升温是由于矿石堆散热条件差、氧化发热量大和堆放时间长所引起，因此这一关系可用与门表示。散热条件差是由于矿石堆体积大、通风不良或是矿堆周围的环境温度很高，这一关系可用或门表示。环境温度高可能由于相领火区的热传导或其他火源、热源引起，这一关系可用或门表示。矿石堆氧化发热量大是由于矿石单位表面积的氧化发热率大和矿石的比表面积很大，这一关系可用或门表示。矿石单位表面积氧化发热率大是由于矿石吸氧化速度大和含易氧化矿物量大，这一关系可用与门表示。 经过反复分析和严密的逻辑思维过程，在本节的分析深度，建造起来的硫化矿石堆自燃事故树如图1所示。 2、事故树分析 A、最小割(径)集分析 根据逻辑运算和布尔代数化简法则图1可用化简的逻辑代数式表示 T=aX7X8X11X16X17(X1+X2+X3+X4+X5+X6)(X9+X10)(X12+X13+X14+X15) (式1) 根据最小割集的定义和式1可知，建造的事故树共有48个最小割集，即采场矿石自燃的原因组合有48种。 根据最小径集的定义和式1可知，图1有9个最小径集，即在理论上控制彩场矿石自燃的方案有9种，它们为：P1={a}；P2={X7}；P3={X8}；P4={X11}；P5={X16}；P6={X17}；P7={X1+X2+X3+X4+X5+X6}；P8={X9+X10}；P9={X12+X13+X14+X15} 由于矿石本身固有的成分不能改变，因此控制矿石自燃的可行方案组合数实际上少于9种。 B、结构重要度分析 根据结构重要度的近似判定法，建造的事故树中，有关基本事件的结构重要度的顺序是： I{a}=I{X7}=I{X8}=I{X11}=I{X16}=I{X17}＞I{X9}=I{X10}＞I{X12}= I{X13}=I{X14}=I{X15}＞I{X1}=I{X2}=I{X3}=I{X4}=I{X5}=I{X6}除去矿石本身固有的成分不可改变的因素，结构重要度较大的基本事件在导致矿石自燃时趁着较大的作用，应首先加以考虑。 C、硫化矿石自燃倾向性的判定 从建造的事故树和求得的最小割集内容可以看出