煤礦瓦斯和煤塵的監(jiān)測和控制模型(含程序)

1、1煤礦瓦斯和煤塵的監(jiān)測和控制模型（含程序）摘要本文針對煤礦安全生產(chǎn)問題，分析了瓦斯?jié)舛群兔簤m濃度與通風(fēng)風(fēng)速的關(guān)系，建立了非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，一定程度上解決了對瓦斯和煤塵的監(jiān)測與控制問題問題一，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百三十三條的分類標準，建立兩個模型：相對瓦斯涌出量模型和絕對瓦斯涌出量模型然后，利用MATLAB軟件編程對模型進行求解，得出相對瓦斯涌出量中有出現(xiàn)大于的值，從而鑒別出該煤礦是屬于“高瓦tm103斯礦井”問題二，為判斷該煤礦的

2、不安全程度，先根據(jù)附表一中瓦斯?jié)舛扰c煤塵爆炸下限濃度關(guān)系數(shù)據(jù)，進行指數(shù)擬合，并作相應(yīng)的擬合檢驗，得出煤塵爆炸下限濃度關(guān)于瓦斯?jié)舛鹊暮瘮?shù)關(guān)系式再根據(jù)瓦斯爆炸下限濃度與煤塵的爆炸下限濃度，建立兩個不安全指標：瓦斯不安全指標＝瓦斯實際濃度值瓦斯爆炸下限濃度值；煤塵不安全指標＝煤塵實際濃度值煤塵爆炸下限濃度值，即得雙目標函數(shù)為了求解方便，在此基礎(chǔ)上通過線性加權(quán)化為單目標函數(shù)，作為該煤礦的不安全程度的綜合指標利用MATLAB軟件編程對模型求解得出

3、該煤礦的不安全綜合指標函數(shù)的最大值出現(xiàn)在回風(fēng)巷Ⅱ中班第14天值為0.3977，可以看出該煤礦在這三十天是比較安全的問題三，為確定該煤礦所需要的最佳總通風(fēng)量，以及兩個采煤工作面所需要的風(fēng)量和局部通風(fēng)機的額定風(fēng)量，確定以各監(jiān)監(jiān)測點的風(fēng)速為決策變量，根據(jù)各采煤區(qū)的瓦斯的絕對涌出量和煤塵的絕對涌出量為定值，從而推出各采煤區(qū)的瓦斯與煤塵濃度表達式，再以問題二中的不安全綜合指標函數(shù)為目標函數(shù)，建立非線性規(guī)劃模型求最小值利用MATLAB軟件編程求解出

4、滿足不安全綜合指標值最小的各監(jiān)監(jiān)測點風(fēng)速，從而計算出最佳通風(fēng)量本模型的穩(wěn)定性較高，成功地解決了煤礦瓦斯和煤塵的監(jiān)測和控制，得到了較為精確且合理的結(jié)果關(guān)鍵詞:線性加權(quán)；擬合；非線性規(guī)劃；不安全程度3公式為風(fēng)速截面面積瓦斯?jié)舛裙ぷ鲿r間煤礦日產(chǎn)量，絕對瓦斯涌出量計算公式為風(fēng)速截面面積瓦斯?jié)舛仍俑鶕?jù)附表2給出了監(jiān)測數(shù)據(jù)利用MATLAB軟件進行處理，計算出工作面Ⅰ、工作面Ⅱ、掘進工作面、回風(fēng)巷Ⅰ、回風(fēng)巷Ⅱ和總回風(fēng)巷六處的相對瓦斯涌出量和絕對瓦斯涌

5、出量，然后根據(jù)題中所給的礦井瓦斯分類標準確定該礦是屬于“低瓦斯礦井”還是“高瓦斯礦井”.對于問題二，先根據(jù)附表一瓦斯?jié)舛扰c煤塵爆炸下限濃度關(guān)系數(shù)據(jù)，進行擬合，并作相應(yīng)的擬合檢驗，得出煤塵爆炸下限濃度關(guān)于瓦斯?jié)舛鹊暮瘮?shù)關(guān)系式通過所求出的函數(shù)關(guān)系式可以求出每一個瓦斯?jié)舛葘?yīng)的每一個煤塵爆炸下限濃度的最小值根據(jù)附件1背景資料中“瓦斯?jié)舛龋涸谛迈r空氣中瓦斯爆炸界限一般為5%～16％”，也取瓦斯爆炸下限濃度的最小值5%煤礦發(fā)生爆炸，可能是瓦斯爆炸

6、，也可能是煤塵爆炸，也有可能是兩者都發(fā)生爆炸首先，對煤礦煤塵爆炸的不安全程度引入一個指標，即把各監(jiān)測點實際所測的煤塵濃度與該點所測得瓦斯?jié)舛葘?yīng)下的煤塵爆炸下限濃度的比值作為該指標，比值越大，煤礦煤塵爆炸的可能性越大，該煤礦越不安全；然后，對瓦斯爆炸的不安全程度引入另一個指標，即把各監(jiān)測點實際所測的瓦斯?jié)舛扰c瓦斯爆炸下限濃度的比值作為該指標，比值越大，煤礦瓦斯爆炸的可能性越大，該煤礦越不安全煤礦無論是瓦斯爆炸還是煤塵爆炸都是非常危險的，

7、因此以上引入的兩個評價指標都是同等的重要，對以上兩個指標進行線性加權(quán)處理，構(gòu)成一個評價煤礦安全程度的綜合性指標，從而建立煤礦不安全程度的單目標數(shù)學(xué)模型利用MATLAB軟件對所建的數(shù)學(xué)模型編程計算，可求出煤礦不安全程度有多大.對于問題三，問題要求為了保障安全生產(chǎn)，利用兩個可控風(fēng)門調(diào)節(jié)各采煤工作面的風(fēng)量，通過一個局部通風(fēng)機和風(fēng)筒實現(xiàn)掘進巷的通風(fēng)根據(jù)各井巷風(fēng)量的分流情況、對各井巷中風(fēng)速的要求以及瓦斯和煤塵等因素的影響，確定該煤礦所需要的最佳通

8、風(fēng)量，以及兩個采煤工作面所需要的風(fēng)量和局部通風(fēng)機的額定風(fēng)量絕對瓦斯涌出量，對于同一個煤礦是不可控的，即可以認ijkiijkijkaSVQ????60ijkQ為第個監(jiān)測點第天第段時間的絕對瓦斯涌出量為定值對于同一煤礦煤塵絕ijkijkQ對涌出量，可以認為第個監(jiān)測點第天第段時間的絕對瓦斯涌出量ijkiijkijkVSdW???ijk也為定值，采取問題二中定的指標即瓦斯爆炸的不安全程度指標和煤塵爆炸的不安ijkW全程度指標，并對這兩個指標加權(quán)