硫化矿石自燃是长期以来影响矿山安全生产的问题,已成为硫化矿床开采经常遇到的重大灾害之一。迄今,国内外学者对硫化矿石的自燃机理、自燃倾向性、预防以及控制方法等方面进行了大量研究,但由于硫化矿石自燃过程的复杂性和自燃火源的隐蔽性,使问题未能得到根本解决。‘随着我国矿产资源不断向深部开发的影响,深部开采面临的高温问题越发加剧了高硫矿石开采过程中自燃事故的频发,矿石自燃问题比以前显得更加突出。因此,研究硫化矿石自燃特性及其火源探测技术,对于深入了解井下矿石自燃过程,判定矿石堆燃烧状况和推断火源位置以及高效、快速地展开防灭火具有重大的理论意义和应用价值。论文在广泛查阅国内外相关文献和系统总结前人研究成果的基础上,采用理论研究、实验室模拟、数值分析和现场实验相结合的研究方法,对硫化矿石自燃的基础理论、矿石堆的聚热特性与自燃早期的发火规律、自燃矿石火源的红外热像探测方法及内火源定位技术等展开了系统深入的研究。论文的主要工作和获得的成果总结如下：(1)在已有的研究成果基础上,对典型硫化矿物的基础特性及硫化矿石自燃机理等方面相关研究的成果进行了综合分析、比较和总结,并就矿石与氧气复合作用生热的过程进行了系统探讨和分析,为探索硫化矿石自燃发火机理提供必要、可靠的理论基础和科学依据,把硫化矿石自燃发火的研究成果融汇成较完善、系统的基础理论体系。(2)揭示了氧气在硫化矿石堆内的流动方式主要为渗流流动和扩散流动；把矿堆堆体导热视为固体颗粒导热和矿堆内间隙气体的导热过程,并在此基础上推导了硫化矿石堆热量的积聚过程和聚热升温条件；采用理论和实验相结合的手段对硫化矿石堆热量积聚的影响因素进行了系统的研究,表明温度、空隙率、漏风强度、堆积体积、氧气浓度以及含水量和矿石粒度等是影响矿石升温的主要因素。(3)运用现代测试和分析技术对硫化矿矿样做TG/DSC分析,水溶液含量测定及电镜扫描等实验发现：①矿石升温过程有大量的热量释放；②氧化前后,矿样表面变得疏松多孔,呈疏松、破碎状,并伴有结块现象。③矿样中水溶性Fe2++Fe3+和SO42-离子的含量均有增加,特别是硫酸根SO42-含量,部分矿样增加幅度很大。研究表明这些现象为矿石氧化自燃过程的主要特征。(4)利用现场堆矿实验筛选了温度作为表征矿石自燃早期的最佳指标,并分析探讨了矿石堆内部的升温特性及其对矿堆表面温度的影响,获取了两者之间的关系,表明矿堆表面温度的变化,间接反映了硫化矿石氧化的本质和程度,且温度的变化在量的关系上与各阶段紧密相关,可以通过探测矿堆表面的温度变化来监测矿堆内部的自热、自燃情况,适宜作为早期监测矿石自燃的指标。(5)提出了用于探测硫化矿石堆自燃火源的红外热像方法。分析了红外测温仪的选择方法及矿用热像仪的选型；结合IRI-1011通用型热像仪对影响矿石自燃红外探测的因素进行了深入探讨,并提出了相应的校正措施。利用理论推导和数值模拟计算表明,现有的热像仪对于探测矿石堆10m内的火源均具有可行性；设计了探测工艺,获取了几组适应于IRI-1011型热像仪的探测距离与探测面积可选参数,并提出了大测面逐层划大为小的火源探测方法；在研究热传导反问题的基础上,探讨了自燃矿石火源的定位方法,并基于热像仪大面积扫描感温,提出了一种新的火源定位方法。