煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制 论文.doc

煤矿***和煤尘的监测与控制模型
摘要
本文讨论的是对煤矿***和煤尘的监测与控制问题.
针对问题一:首先,根据相对***涌出量、绝对***涌出量的计算方法,通过EXCEL计算出总回风巷中的平均相对***涌出量、平均绝对***涌出量,分别为、;然后,根据高、低***矿井的分类标准,得出该矿井为高***矿井.
针对问题二:由于发生爆炸只由***和煤尘所导致,因此,只要研究***和煤尘的爆炸可能性,***浓度的概率密度函数、,对各个监测点的***与煤尘不安全程度按照一定的原则进行权重分配,并根据实际情况进行机理分析,合理的定义了不安全程度与***和煤尘浓度的函数关系,之后再通过MATLAB做出了各个监测点***与煤尘的浓度频数分布直方图,找出概率密度函数,通过分析直方图得到简化模型,求出整个煤矿的不安全度为.
针对问题三:根据题意,建立了一个以最佳总通风量为目标的优化模型;利用线性拟合,求出各监测点中风速与煤尘浓度、***浓度关系表达式,并在原来的基础上优化,得到关于煤尘浓度、***浓度的约束条件;根据附件中的表2的信息,可以得到各监测点风速的限制条件;以掘进巷中的局部通风机,其额定风量一般为150-400 m3/min、局部通风机所在的巷道中至少需要有15%的余裕风量(新鲜风)为约束条件;建立一个完整的优化模型,通过Lingo软件求解得:最佳总通风量为::、.
本文计算出了个监测点的不安全度;同时利用数据拟合,使结果更准确,且本文解决了一类矿井安全问题,给矿井安全提供了一个检测标准.
关键词:机理分析;数据拟合;权重分配;不安全度;优化
一、问题的重述
煤矿安全生产是我国目前亟待解决的问题之一,做好井下***和煤尘的监测与控制是实现安全生产的关键环节(见附件1).
***是一种无毒、无色、无味的可燃气体,其主要成分是甲烷,在矿井中它通常从煤岩裂缝中涌出.***爆炸需要三个条件:空气中***达到一定的浓度;足够的氧气;一定温度的引火源.
:煤尘本身具有爆炸性;煤尘悬浮于空气中并达到一定的浓度;,一般情况下煤尘的爆炸浓度是30~ 2000g/m3,而当矿井空气中***浓度增加时,会使煤尘爆炸下限降低,结果如附表1所示.
国家《煤矿安全规程》给出了煤矿预防***爆炸的措施和操作规程,以及相应的专业标准(见附件2).规程要求煤矿必须安装完善的通风系统和***自动监控系统,所有的采煤工作面、掘进面和回风巷都要安装甲烷传感器,每个传感器都与地面控制中心相连,当井下***浓度超标时,控制中心将自动切断电源,停止采煤作业,.
附图1是有两个采煤工作面和一个掘进工作面的矿井通风系统示意图,请你结合附表2的监测数据,按照煤矿开采的实际情况研究下列问题:
(1)根据《煤矿安全规程》第一百三十三条的分类标准(见附件2),鉴别该矿是属于“低***矿井”还是“高***矿井”.
(2)根据《煤矿安全规程》第一百六十八条的规定,并参照附表1,判断该煤矿不安全的程度(即发生爆炸事故的可能性)有多大?
(3)为了保障安全生产,利用两个可控风门调节各采煤工作面的风量,通过一个局部通风机和风筒实现掘进巷的通风(见下面的注).根据附图1所示各井巷风量的分流情况、对各井巷中风速的要求(见《煤矿安全规程》第一百零一条),以及***和煤尘等因素的影响,确定该煤矿所需要的最佳(总)通风量,以及两个采煤工作面所需要的风量和局部通风机的额定风量(实际中,井巷可能会出现漏风现象).
注掘进巷需要安装局部通风机,其额定风量一般为m3/%的余裕风量(新鲜风)才能保证风在巷道中的正常流动,否则可能会出现负压导致乏风逆流,即局部通风机将乏风吸入并送至掘进工作面.
名词解释:(1)采煤工作面:矿井中进行开采的煤壁(采煤现场).
(2)掘进巷:用爆破或机械等方法开凿出的地下巷道,用以准备新的采煤区和采煤工作面.
(3)掘进工作面:掘进巷尽头的开掘现场.
(4)新鲜风:不含***和煤尘等有害物质的风流.
(5)乏风:含有一定浓度的***和煤尘等有害物质的风流.
二、模型的假设
;
,其额定风量一般为;
%的余裕风量(新鲜风)才能保证风在巷道中的正常流动,否则可能会