高硫矿山开采中的炸药自爆机理及防治技术
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Keywords Sulfide ores，Spontaneous combustion，Spontaneous detonation，Risk assessment，Control technology
硫化矿石是黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等 多种硫化矿物的集合体。我国硫化矿资源储量巨 大，已探明矿产地高达 800 余处，储量约 50 亿 t［1］，在 社会经济发展过程中发挥着重要作用。硫化矿床开 采过程中，破碎的硫化矿石暴露在空气中时，由于氧 化而释放出大量热，在特定条件下极可能引发自燃 火灾［2-3］。硫化矿石自燃是硫化矿山开采中可能面临 的严重自然灾害之一，约有 20%～30%的硫铁矿山、 5%～10%的有色金属或多金属硫化矿山存在矿石自 燃的隐患［4］。高硫矿床爆破开采作业中，由于炮孔内 的硫化矿及其氧化自燃产物与炸药接触时会发生化 学反应，产生热量积聚，进而引发炸药自燃、自爆事
化干预等研究内容进行了展望。
关键词 硫化矿石 自燃 炸药自爆 危险性评价 防治技术
中图分类号 TD235.2
文献标志码 A
文章编号 1001-1250（2019）-06-006-08
DOI 10.19614/ki.jsks.201906002
The Mechanism and Control Technology of Spontaneous Detonation of Explosives in Mining of Sulfur-rich Mines
故［5-7］。据统计，澳大利亚 Mt Isa 铜矿与 Mt Whaleback 硫铁矿、美国 Mt Con 铜矿与 Meikle 金矿、巴布亚新几 内亚 Lihir 金矿、加拿大 Mt Con 金矿等硫化矿山均发 生过不同程度的炸药自爆事故［8］。在国内，广东云 浮硫铁矿、新疆富蕴蒙库铁矿、内蒙古乌努格土山铜 钼矿、江西东乡铜矿、广西铜坑锡矿、湖南水口山铅 锌矿、安徽冬瓜山铜矿等矿山同样存在炸药自爆危 害［9- 。 11］ 此类事故严重威胁着矿山爆破作业员工的 人身安全和矿山的正常生产，极可能给企业带来重 大的人员伤亡并造成巨大经济损失。
Series No. 516 June 2019
金属矿山
METAL MINE
总第 516 期 2019 年 第 6 期
高硫矿山开采中的炸药自爆机理及防治技术
阳富强 赖 勇 李 伟
（福州大学环境与资源学院，福建 福州 350116）
摘 要 硫化矿床开采中的炸药自爆现象是高硫矿山生产中可能遭遇的典型灾害之一，其严重影响着矿山的
安全生产。基于 Web of Science、中国知网等信息平台对硫化矿诱发炸药自爆的相关成果进行系统检索，围绕炸药
自爆机理、炸药自爆模拟试验、炸药自爆危险性评价方法、炸药自爆防治技术等方面对国内外研究现状进行评价。
最后，就硫化矿诱发炸药自爆的宏微观反应特性、多参数耦合作用机理、数学建模与数值分析、危险性判别准则、阻
现今全球各国对矿产资源的需求量逐年增加， 多年持续的大规模开采使得各国浅部矿产资源已趋
收稿日期 基金项目 作者简介
2019-04-22 国家自然科学基金项目(编号：51741402，51874100)，福建省自然科学基金项目(编号：2016J01224)。 阳富强（1ang Lai Yong Li Wei2
（College of Environment and Resources，Fuzhou University，Fuzhou 350116，China）
Abstract The spontaneous detonation of explosives in the mining of sulfide deposits is one of the typical disasters that may occur in the production of high sulfur mines，which seriously affects the safety of mine production. Based on Web of Sci⁃ ence and China Knowledge Net，the research fruits on spontaneous detonation induced by sulfide ore were systematically re⁃ trieved. The current research status of mechanism，test simulation，risk assessment，and control technology for spontaneous detonation of explosives at home and abroad were reviewed. Finally，some researches on the macro-micro reaction characteris⁃ tics，multi-parameter coupling mechanism，mathematical modeling and numerical analysis，hazard discriminant and inhibi⁃ tion intervention of sulfide-induced explosive self-detonation were prospected.
阳富强等：高硫矿山开采中的炸药自爆机理及防治技术
2019 年第 6 期
于枯竭，金属矿深部开采将成为常态。古德生院士 在“第二届金属矿采矿科学技术前沿论坛”中曾指 出，全国 160 多座矿山的深部矿产资源价值将超过 1 万多亿元，矿业深部开采是大势所趋［12］。“十三·五” 期间，我国有近 50 余座金属矿山步入 1 000 m 以深开 采范畴，其中约一半在未来 10~20 年间的开采深度达 到 1 500 m［13］。岩层温升是深部矿井必须面临的热害 问题，将进一步加剧硫化矿氧化自燃、炸药自爆事故 的发生。由此可见，高硫矿床爆破开采作业中，硫化 矿诱发炸药自爆的潜在危害不可小视。深入开展硫 化矿诱发炸药自爆的机理及防治技术研究显得十分 重要，可以为高硫矿山开采中炸药自爆的早期监测、 预警、治理提供技术指导。
硫化矿石是黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等 多种硫化矿物的集合体。我国硫化矿资源储量巨 大，已探明矿产地高达 800 余处，储量约 50 亿 t［1］，在 社会经济发展过程中发挥着重要作用。硫化矿床开 采过程中，破碎的硫化矿石暴露在空气中时，由于氧 化而释放出大量热，在特定条件下极可能引发自燃 火灾［2-3］。硫化矿石自燃是硫化矿山开采中可能面临 的严重自然灾害之一，约有 20%～30%的硫铁矿山、 5%～10%的有色金属或多金属硫化矿山存在矿石自 燃的隐患［4］。高硫矿床爆破开采作业中，由于炮孔内 的硫化矿及其氧化自燃产物与炸药接触时会发生化 学反应，产生热量积聚，进而引发炸药自燃、自爆事
化干预等研究内容进行了展望。
关键词 硫化矿石 自燃 炸药自爆 危险性评价 防治技术
中图分类号 TD235.2
文献标志码 A
文章编号 1001-1250（2019）-06-006-08
DOI 10.19614/ki.jsks.201906002
The Mechanism and Control Technology of Spontaneous Detonation of Explosives in Mining of Sulfur-rich Mines
故［5-7］。据统计，澳大利亚 Mt Isa 铜矿与 Mt Whaleback 硫铁矿、美国 Mt Con 铜矿与 Meikle 金矿、巴布亚新几 内亚 Lihir 金矿、加拿大 Mt Con 金矿等硫化矿山均发 生过不同程度的炸药自爆事故［8］。在国内，广东云 浮硫铁矿、新疆富蕴蒙库铁矿、内蒙古乌努格土山铜 钼矿、江西东乡铜矿、广西铜坑锡矿、湖南水口山铅 锌矿、安徽冬瓜山铜矿等矿山同样存在炸药自爆危 害［9- 。 11］ 此类事故严重威胁着矿山爆破作业员工的 人身安全和矿山的正常生产，极可能给企业带来重 大的人员伤亡并造成巨大经济损失。
Series No. 516 June 2019
金属矿山
METAL MINE
总第 516 期 2019 年 第 6 期
高硫矿山开采中的炸药自爆机理及防治技术
阳富强 赖 勇 李 伟
（福州大学环境与资源学院，福建 福州 350116）
摘 要 硫化矿床开采中的炸药自爆现象是高硫矿山生产中可能遭遇的典型灾害之一，其严重影响着矿山的
安全生产。基于 Web of Science、中国知网等信息平台对硫化矿诱发炸药自爆的相关成果进行系统检索，围绕炸药
自爆机理、炸药自爆模拟试验、炸药自爆危险性评价方法、炸药自爆防治技术等方面对国内外研究现状进行评价。
最后，就硫化矿诱发炸药自爆的宏微观反应特性、多参数耦合作用机理、数学建模与数值分析、危险性判别准则、阻
现今全球各国对矿产资源的需求量逐年增加， 多年持续的大规模开采使得各国浅部矿产资源已趋
收稿日期 基金项目 作者简介
2019-04-22 国家自然科学基金项目(编号：51741402，51874100)，福建省自然科学基金项目(编号：2016J01224)。 阳富强（1ang Lai Yong Li Wei2
（College of Environment and Resources，Fuzhou University，Fuzhou 350116，China）
Abstract The spontaneous detonation of explosives in the mining of sulfide deposits is one of the typical disasters that may occur in the production of high sulfur mines，which seriously affects the safety of mine production. Based on Web of Sci⁃ ence and China Knowledge Net，the research fruits on spontaneous detonation induced by sulfide ore were systematically re⁃ trieved. The current research status of mechanism，test simulation，risk assessment，and control technology for spontaneous detonation of explosives at home and abroad were reviewed. Finally，some researches on the macro-micro reaction characteris⁃ tics，multi-parameter coupling mechanism，mathematical modeling and numerical analysis，hazard discriminant and inhibi⁃ tion intervention of sulfide-induced explosive self-detonation were prospected.
阳富强等：高硫矿山开采中的炸药自爆机理及防治技术
2019 年第 6 期
于枯竭，金属矿深部开采将成为常态。古德生院士 在“第二届金属矿采矿科学技术前沿论坛”中曾指 出，全国 160 多座矿山的深部矿产资源价值将超过 1 万多亿元，矿业深部开采是大势所趋［12］。“十三·五” 期间，我国有近 50 余座金属矿山步入 1 000 m 以深开 采范畴，其中约一半在未来 10~20 年间的开采深度达 到 1 500 m［13］。岩层温升是深部矿井必须面临的热害 问题，将进一步加剧硫化矿氧化自燃、炸药自爆事故 的发生。由此可见，高硫矿床爆破开采作业中，硫化 矿诱发炸药自爆的潜在危害不可小视。深入开展硫 化矿诱发炸药自爆的机理及防治技术研究显得十分 重要，可以为高硫矿山开采中炸药自爆的早期监测、 预警、治理提供技术指导。