煤礦瓦斯和煤塵的監(jiān)測與控制

煤礦瓦斯和煤塵的監(jiān)測與控制摘要探討煤礦瓦斯和煤塵的監(jiān)測與控制問題。根據(jù)某煤礦通風(fēng)系統(tǒng)示意圖，對該煤礦一個月內(nèi)各監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，遵守《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，用數(shù)學(xué)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(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(jī)的額定風(fēng)量。針對問題1，在對該煤礦瓦斯等級的鑒別過程中，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百三十三條規(guī)定，運(yùn)用數(shù)據(jù)的分類取量來建立鑒別高、低瓦斯煤礦的模型，并簡單的利用Excel整體數(shù)據(jù)導(dǎo)入與綜合運(yùn)算等強(qiáng)大功能對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求出該煤井一個月內(nèi)的絕對瓦斯涌出量和相對瓦斯涌出量，從而利用模型鑒別出該煤井是屬于“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(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百六十八條的規(guī)定，參照瓦斯?jié)舛葘γ簤m爆炸下限的影響系數(shù)，用模型擬合的方法，建立了瓦斯?jié)舛葘γ簤m下限的影響系數(shù)模型，并根據(jù)煤塵爆炸下限計算公式求出了各監(jiān)測點(diǎn)的空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限，再根據(jù)各監(jiān)測點(diǎn)的煤塵濃度與該監(jiān)測點(diǎn)相應(yīng)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(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(jī)的額定風(fēng)量的確定中，根據(jù)某煤礦通風(fēng)系統(tǒng)示意圖中井巷風(fēng)量的分流情況、《煤礦安全規(guī)程》第一百零一條對各井巷中風(fēng)速的要求，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，找出各監(jiān)測點(diǎn)的瓦斯和煤塵、風(fēng)速和瓦斯以及風(fēng)速和煤塵之間比例關(guān)系，并確定了對最佳風(fēng)量是由最大安全風(fēng)量決定的，利用該比例關(guān)系結(jié)合線性規(guī)劃的方法，建立求解能保障安全生產(chǎn)的風(fēng)速的模型，再由求風(fēng)量公式就能確定出該煤礦需要的最佳（總）通風(fēng)量為、采煤工作面I所需要的風(fēng)量為、采煤工作面Ⅱ所需要的風(fēng)量為和局部通風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量為。關(guān)鍵詞：瓦斯相對涌出量，瓦斯絕對涌出量，模型擬合，線性規(guī)劃，風(fēng)量，乏風(fēng)，最佳通風(fēng)量，監(jiān)測與控制，煤塵爆炸下限，最大安全風(fēng)0 問題背景當(dāng)前，煤礦的安全生產(chǎn)已成為社會關(guān)注的熱點(diǎn)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(chǎn)問題更為值得我們關(guān)注，同時這也是構(gòu)建和諧、穩(wěn)定社會的重要組成部分。據(jù)新華社北京2006年2月5日電（記者劉錚）國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局局長李毅中5日表示：今年的安全監(jiān)管工作重點(diǎn)要在遏制煤礦等重特大事故、深化安全專項整治、探尋實(shí)施治本之策、加強(qiáng)企業(yè)安全基礎(chǔ)工作方面實(shí)現(xiàn)新的突破。同時，國家《煤礦安全規(guī)程》給出了煤礦預(yù)防瓦斯爆炸的措施和操作規(guī)程，以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)程要求煤礦都必須安裝瓦斯自動檢控系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)，瓦斯檢控系統(tǒng)要求所有的采煤工作面和回風(fēng)巷及部分進(jìn)風(fēng)巷都要設(shè)置安裝瓦斯傳感器，每個傳感器都與地面控制中心相連，當(dāng)井下瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時，控制中心將自動切斷電源，停止采煤工作，人員撤離采煤現(xiàn)場。據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年全國煤礦發(fā)生事故405起，死亡2157人。瓦斯事故死亡人數(shù)占全國煤礦事故總死亡人數(shù)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(jīng)濟(jì)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?zhǔn)锥际峭咚够蛎簤m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(chǎn)構(gòu)成了重大威脅，做好煤礦井下瓦斯和煤塵的監(jiān)測與控制是保證煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。1 問題重述煤礦安全生產(chǎn)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(jiān)測與控制是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)（見附件1）。瓦斯是一種無毒、無色、無味的可燃?xì)怏w，其主要成分是甲烷，在礦井中它通常從煤巖裂縫中涌出。瓦斯爆炸需要三個條件：空氣中瓦斯達(dá)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(chǎn)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；煤塵懸浮于空氣中并達(dá)到一定的濃度；存在引爆的高溫?zé)嵩础Ｔ囼?yàn)表明，一般情況下煤塵的爆炸濃度是30～ 2000g/m3，而當(dāng)?shù)V井空氣中瓦斯?jié)舛仍黾訒r，會使煤塵爆炸下限降低，結(jié)果如附表1所示。國家《煤礦安全規(guī)程》給出了煤礦預(yù)防瓦斯爆炸的措施和操作規(guī)程，以及相應(yīng)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (見附件2)。規(guī)程要求煤礦必須安裝完善的通風(fēng)系統(tǒng)和瓦斯自動監(jiān)控系統(tǒng)，所有的采煤工作面、掘進(jìn)面和回風(fēng)巷都要安裝甲烷傳感器，每個傳感器都與地面控制中心相連，當(dāng)井下瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時，控制中心將自動切斷電源，停止采煤作業(yè)，人員撤離采煤現(xiàn)場。具體內(nèi)容見附件2的第二章和第三章。