煤矿瓦斯和煤尘的监测和控制

煤矿瓦斯和煤尘的监测和控制模型摘 要本文针对煤矿安全生产问题，分析了瓦斯浓度和煤尘浓度与通风风速的关系，建立了非线性规划数学模型，一定程度上解决了对瓦斯和煤尘的监测与控制问题．问题一，根据《煤矿安全

煤矿瓦斯和煤尘的监测和控制模型 摘要 本文针对煤矿安全生产问题，分析了瓦斯浓度和煤尘浓度与通风风速的关系，建立 了非线性规划数学模型，一定程度上解决了对瓦斯和煤尘的监测与控制问题． 问题一，根据《煤矿安全规程》第一百三十三条的分类标准，建立两个模型：相对 瓦斯涌出量模型和绝对瓦斯涌出量模型．然后，利用MATLAB软件编程对模型进行求解， 得出相对瓦斯涌出量中有出现大于的值，从而鉴别出该煤矿是属于“高瓦斯矿 井”． 问题二，为判断该煤矿的不安全程度，先根据附表一中瓦斯浓度与煤尘爆炸下限浓 度关系数据，进行指数拟合，并作相应的拟合检验，得出煤尘爆炸下限浓度关于瓦斯浓 度的函数关系式．再根据瓦斯爆炸下限浓度与煤尘的爆炸下限浓度，建立两个不安全指 标：瓦斯不安全指标＝瓦斯实际浓度值/瓦斯爆炸下限浓度值；煤尘不安全指标＝煤尘 实际浓度值/煤尘爆炸下限浓度值，即得双目标函数．为了求解方便，在此基础上通过 线性加权化为单目标函数，作为该煤矿的不安全程度的综合指标．利用MATLAB软件编 程对模型求解得出该煤矿的不安全综合指标函数的最大值出现在回风巷Ⅱ中班第14 天,值为0.3977，可以看出该煤矿在这三十天是比较安全的． 问题三，为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，确定以各监监测点的风速为决策变量，根据各采煤区的瓦斯 的绝对涌出量和煤尘的绝对涌出量为定值，从而推出各采煤区的瓦斯与煤尘浓度表达式， 再以问题二中的不安全综合指标函数为目标函数，建立非线性规划模型求最小值．利用 MATLAB软件编程求解出满足不安全综合指标值最小的各监监测点风速，从而计算出最 佳通风量． 本模型的稳定性较高，成功地解决了煤矿瓦斯和煤尘的监测和控制，得到了较为精 确且合理的结果． :线性加权；非线性规划；不安全程度 关键词