煤礦瓦斯和煤塵的監(jiān)測與控制模型

1、煤礦瓦斯和煤塵的監(jiān)測與控制模型【摘要】如何劃分煤礦瓦斯等級、判斷煤礦不安全程度和確定煤礦所需要的最佳通風量，對煤礦安全生產(chǎn)具有非常重要的意義。本文通過建立三種不同的模型并通過MATLAB、EXCLE計算分別對礦井分類問題、礦井不安全程度問題和礦井所需最佳通風量問題進行了合理解決。在問題1中，利用EXCLE作數(shù)據(jù)分析，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百三十三條的分類標準鑒別出該礦是屬于“高瓦斯礦井”；在問題2中，我們分三種情況討論，根據(jù)試驗表明，

2、一般情況下煤塵的爆炸濃度是32000~30mg得出煤塵單獨影響的不安全度為0，再利用matlab對數(shù)據(jù)進行擬合，求出該礦井瓦斯和煤塵的綜合影響的不安全度為0，我們又根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百六十八條的規(guī)定用excle對數(shù)據(jù)進行處理得到該礦井的不安全程度為4.63%。在問題3中，首先根據(jù)瓦斯?jié)舛?、煤塵濃度與風速的關(guān)系，找出安全生產(chǎn)前提下采煤工作面實際需要的最小風量。通過簡單計算得到，采煤工作面一和采煤工作面二實際所需最小風量分別為424.

3、908m3min和554.09m3min。根據(jù)各井巷風量的分流情況以及對各井巷中風速的具體要求，建立了煤礦實際所需最佳通風量的單目標最優(yōu)化模型。得出該礦井局部通風機的額定風量和煤礦所需要的最佳(總)風量分別為150m3min和1566.56m3min。最后，通過模型求解和分析知，本文對不同問題的建模方法合理，對煤礦公司等高風險的企業(yè)的管理具有較強的借鑒作用。關(guān)鍵詞：matlab瓦斯含量煤塵濃度爆炸極限一、問題重述煤礦安全生產(chǎn)是我國目前亟

4、待解決的問題之一，做好井下瓦斯和煤塵的監(jiān)測與控制是實現(xiàn)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。瓦斯是一種無毒、無色、無味的可燃氣體，其主要成分是甲烷，在礦井中它通常從煤巖裂縫中涌出。瓦斯爆炸需要三個條件：空氣中瓦斯達到一定的濃度；足夠的氧氣；一定溫度的引火源。煤塵是在煤炭開采過程中產(chǎn)生的可燃性粉塵。煤塵爆炸必須具備三個條件:煤塵本身具有爆炸性；煤塵懸浮于空氣中并達到一定的濃度；存在引爆的高溫熱源。試驗表明，一般情況下煤塵的爆炸濃度是30～2000gm3，而

5、當?shù)V井空氣中瓦斯?jié)舛仍黾訒r，會使煤塵爆炸下限降低。國家《煤礦安全規(guī)程》給出了煤礦預防瓦斯爆炸的措施和操作規(guī)程，以及相應的專業(yè)標準。規(guī)程要求煤礦必須安裝完善的通風系統(tǒng)和瓦斯自動監(jiān)控系統(tǒng)，所有的采煤工作面、掘進面和回風巷都要安裝甲烷傳感器，每個傳感器都與地面控制中心相連，當井下瓦斯?jié)舛瘸瑯藭r，控制中心將自動切斷電源，停止采煤作業(yè)，人員撤離采煤現(xiàn)場?，F(xiàn)按照煤礦開采的實際情況考慮下列問題：問題一：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百三十三條的分類標準(見

6、附件2)，鑒別該礦是屬于“低瓦斯礦井”還是“高瓦斯礦井”。問題二：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，并參照附表1，判斷該煤礦不安全M日產(chǎn)量dtS工作面橫截面積2mW該煤礦需要的通風量min3mA局部通風機的額定風量min3m1S主巷道斷面面積2m2S其它各采煤區(qū)的進風巷和回風巷以及掘進巷的斷面面積2m3S局部通風機的風筒的斷面面積2m3.33.3名詞解釋名詞解釋1采煤工作面：礦井中進行開采的煤壁(采煤現(xiàn)場)。2掘進巷：用爆破或機械等方法開鑿出的

7、地下巷道，用以準備新的采煤區(qū)和采煤工作面。3掘進工作面：掘進巷盡頭的開掘現(xiàn)場。4新鮮風：不含瓦斯和煤塵等有害物質(zhì)的風。5乏風：含有一定濃度的瓦斯和煤塵等有害物質(zhì)的風流。四、模型建立4.1問題（1）一、絕對瓦斯涌出量：單位時間涌出的瓦斯體積。CSVQO????26.0（11）二、二、相對瓦斯涌出量：平均日產(chǎn)一噸煤同期所涌出的瓦斯量。MQqo2460???（12）根據(jù)式子（11）與（22）我們得到模型一如下；?????????????Mcs