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(biāo)準(zhǔn)，建立兩個(gè)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(jìn)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(jìn)行指數(shù)擬合，并作相應(yīng)的擬合檢驗(yàn)，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(gè)不安全指標(biāo)：瓦斯不安全指標(biāo)＝瓦斯實(shí)際濃度值瓦斯爆炸下限濃度值；煤塵不安全指標(biāo)＝煤塵實(shí)際濃度值煤塵爆炸下限濃度值，即得雙目標(biāo)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(biāo)函數(shù)，作為該煤礦的不安全程度的綜合指標(biāo)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(biāo)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(gè)采煤工作面所需要的風(fēng)量和局部通風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量，確定以各監(jiān)監(jiān)測點(diǎn)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(dá)式，再以問題二中的不安全綜合指標(biāo)函數(shù)為目標(biāo)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(biāo)值最小的各監(jiān)監(jiān)測點(diǎn)風(fēng)速，從而計(jì)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(shí)間煤礦日產(chǎn)量，絕對瓦斯涌出量計(jì)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(jìn)行處理，計(jì)算出工作面Ⅰ、工作面Ⅱ、掘進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行擬合，并作相應(yīng)的擬合檢驗(yàn)，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(gè)瓦斯?jié)舛葘?yīng)的每一個(gè)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(gè)指標(biāo)，即把各監(jiān)測點(diǎn)實(shí)際所測的煤塵濃度與該點(diǎn)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(biāo)，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(gè)指標(biāo)，即把各監(jiān)測點(diǎn)實(shí)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(biāo)，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(xiǎn)的，

7、因此以上引入的兩個(gè)評價(jià)指標(biāo)都是同等的重要，對以上兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行線性加權(quán)處理，構(gòu)成一個(gè)評價(jià)煤礦安全程度的綜合性指標(biāo)，從而建立煤礦不安全程度的單目標(biāo)數(shù)學(xué)模型利用MATLAB軟件對所建的數(shù)學(xué)模型編程計(jì)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(gè)可控風(fēng)門調(diào)節(jié)各采煤工作面的風(fēng)量，通過一個(gè)局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)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(gè)采煤工作面所需要的風(fēng)量和局部通風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量絕對瓦斯涌出量，對于同一個(gè)煤礦是不可控的，即可以認(rèn)ijkiijkijkaSVQ????60ijkQ為第個(gè)監(jiān)測點(diǎn)第天第段時(shí)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(rèn)為第個(gè)監(jiān)測點(diǎn)第天第段時(shí)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(biāo)即瓦斯爆炸的不安全程度指標(biāo)和煤塵爆炸的不安ijkW全程度指標(biāo)，并對這兩個(gè)指標(biāo)加權(quán)