煤礦瓦斯和煤塵的監測與控製

煤礦瓦斯和煤塵的監測與控製摘要探討煤礦瓦斯和煤塵的監測與控製問題。根據某煤礦通風係統示意圖，對該煤礦一個月內各監測點的監測數據分析，遵守《煤礦安全規程》的規定，用數學建模的思想去鑒別該煤礦的瓦斯等級，判斷煤礦不安全的程度的大小，確定該煤礦需要的最佳（總）通風量以及兩個采煤工作麵所需要的風量和局部通風機的額定風量。針對問題1，在對該煤礦瓦斯等級的鑒別過程中，根據《煤礦安全規程》第一百三十三條規定，運用數據的分類取量來建立鑒別高、低瓦斯煤礦的模型，並簡單的利用Excel整體數據導入與綜合運算等強大功能對監測數據進行數據處理，求出該煤井一個月內的絕對瓦斯湧出量和相對瓦斯湧出量，從而利用模型鑒別出該煤井是屬於“高瓦斯礦井”。針對問題2，在判別該煤礦不安全的程度大小的過程中，根據《煤礦安全規程》第一百六十八條的規定，參照瓦斯濃度對煤塵爆炸下限的影響係數，用模型擬合的方法，建立了瓦斯濃度對煤塵下限的影響係數模型，並根據煤塵爆炸下限計算公式求出了各監測點的空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限，再根據各監測點的煤塵濃度與該監測點相應的煤塵爆炸下限比較，利用了兩種方法同時判別出該煤礦不安全的程度大小為0.0462963。針對問題3，在對該煤礦需要的最佳（總）通風量以及兩個采煤工作麵所需要的風量和局部通風機的額定風量的確定中，根據某煤礦通風係統示意圖中井巷風量的分流情況、《煤礦安全規程》第一百零一條對各井巷中風速的要求，結合監測數據，找出各監測點的瓦斯和煤塵、風速和瓦斯以及風速和煤塵之間比例關係，並確定了對最佳風量是由最大安全風量決定的，利用該比例關係結合線性規劃的方法，建立求解能保障安全生產的風速的模型，再由求風量公式就能確定出該煤礦需要的最佳（總）通風量為 、采煤工作麵I所需要的風量為 、采煤工作麵Ⅱ所需要的風量為 和局部通風機的額定風量為 。關鍵詞：瓦斯相對湧出量，瓦斯絕對湧出量，模型擬合，線性規劃，風量，乏風，最佳通風量，監測與控製，煤塵爆炸下限，最大安全風0 問題背景當前，煤礦的安全生產已成為社會關注的熱點問題之一，尤其在能源緊張，對煤的需求量不斷增加的情況下，煤礦的安全生產問題更為值得我們關注，同時這也是構建和諧、穩定社會的重要組成部分。據新華社北京2006年2月5日電（記者劉錚）國家安全生產監督管理總局局長李毅中5日表示：今年的安全監管工作重點要在遏製煤礦等重特大事故、深化安全專項整治、探尋實施治本之策、加強企業安全基礎工作方麵實現新的突破。同時，國家《煤礦安全規程》給出了煤礦預防瓦斯爆炸的措施和操作規程，以及相應的標準。規程要求煤礦都必須安裝瓦斯自動檢控係統和通風係統，瓦斯檢控係統要求所有的采煤工作麵和回風巷及部分進風巷都要設置安裝瓦斯傳感器，每個傳感器都與地麵控製中心相連，當井下瓦斯濃度超標時，控製中心將自動切斷電源，停止采煤工作，人員撤離采煤現場。據不完全統計，2005年全國煤礦發生事故405起，死亡2157人。瓦斯事故死亡人數占全國煤礦事故總死亡人數的36.0%。在58起一次死亡10人以上的特大事故中，瓦斯事故40起，占69 %。一次死亡百人以上的事故5起。這些事故所造成的經濟損失是重大的，給社會和傷亡人員的家庭所造成影響與損失是無法估量的。我們注意到，大部分煤礦事故的罪魁禍首都是瓦斯或煤塵爆炸，瓦斯在煤礦的開采中是不可避免的。因此，礦井下的瓦斯和煤塵對煤礦的安全生產構成了重大威脅，做好煤礦井下瓦斯和煤塵的監測與控製是保證煤礦安全生產的關鍵所在。1 問題重述煤礦安全生產是我國目前亟待解決的問題之一，做好井下瓦斯和煤塵的監測與控製是實現安全生產的關鍵環節（見附件1）。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岩裂縫中湧出。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；煤塵懸浮於空氣中並達到一定的濃度；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～ 2000g/m3，而當礦井空氣中瓦斯濃度增加時，會使煤塵爆炸下限降低，結果如附表1所示。國家《煤礦安全規程》給出了煤礦預防瓦斯爆炸的措施和操作規程，以及相應的專業標準 (見附件2)。規程要求煤礦必須安裝完善的通風係統和瓦斯自動監控係統，所有的采煤工作麵、掘進麵和回風巷都要安裝甲烷傳感器，每個傳感器都與地麵控製中心相連，當井下瓦斯濃度超標時，控製中心將自動切斷電源，停止采煤作業，人員撤離采煤現場。具體內容見附件2的第二章和第三章。