一种基于安全目标的矿井通风优化数学模型new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com焦树锋一种基于安全目标的矿井通风优化数学模型2007正一种基于安全目标的矿井通风优化数学模型焦树锋(山东滨州职业学院，山东滨州256624)摘要：利用某矿井一个月的瓦斯、煤尘以及风速的监测值，对其状态进行了分析，以爆炸危险最小为目标，对井下通风进行优化，并用巷道风速上限和瓦斯浓度与煤尘浓度爆炸关系来进行安全检l验。优化后的通风使危险度降低了18．65％。关键词：数据拟合；爆炸极限；安全检验中图分类号：TD72文献标识码：A文章编号：1671—749X{200

2、7)O1—0o24—02表1瓦斯浓度与煤尘爆炸下限浓度关系0引言煤尘是在煤炭开采过程中产生的可燃性粉尘。煤尘爆炸必须具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘悬浮于空气中并达到一定的浓度；存在引爆的高温热源。试验表明，一般情况下煤尘的爆炸浓度对某矿井的瓦斯、煤尘及风速进行了一个月的是30—2000g／m，当矿井空气中瓦斯浓度增加时，监测，其监测数据如表2所示。会使煤尘爆炸下限降低，结果如表1所示J。表2各监测点的风速，瓦斯和煤尘的监测数据表注：风速单位：／m·s～；瓦斯浓度：／％；煤尘单位：／g·111一；日

3、产量单位：／t·d～。对附表1中所给瓦斯浓度与煤尘爆炸下限浓度关系1模型的建立与求解进行拟合分析，得到一个函数关系式1．1矿井安全程度计算Y=31．1688e一(1)根据《煤矿安全规程》第一百六十八条的规定，由图1并与实测数据进行了对比分析，结果证实在该条件下矿井不会发生爆炸，只是存在一定的收稿日期：2006—11一l4作者简介：焦树锋(1973一)，男，山东日照人，中国海洋大学应用数爆炸可能性。在一定瓦斯浓度情况下，当煤尘的浓学专业，硕士学位，讲师，研究方向为数学模型，运筹决策与控制。度越高爆炸可能性越

4、大，经计算该煤矿发生爆炸事维普资讯http://www.cqvip.com第1期焦树锋一种基于安全目标的矿井通风优化数学模型故的模型，并用Lingo进行求解⋯。结果为：掘进面最佳通风量为480m／min，采煤工作面I最佳通风量为960m／min，采煤工作面Ⅱ最佳通风量为96Om／min，故总进风量为24O0m／min。2模型的检验2．1最低需风量下的矿井安全检验根据瓦斯浓度与煤尘浓度爆炸关系对通风优化前的矿井进行安全检验，检验结果如图2所示。图1瓦斯浓度与煤尘爆炸极限的关系1．2矿井最低需风量的计算为进一

5、步提高井下的安全程度，对井下建立一个通风模型。矿井的总进风量，应按采煤工作面、掘进工作面及其他地点实际需要风量的总和：Q=(∑Q+∑Q)×

6、i}(2)式中∑Q——采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m’／min；图2最低需风量下的矿井中各监测点∑Q^『——掘进工作面所需风量之和，m／瓦斯浓度与煤尘浓度相对关系min；从图2中可以观察此矿井中各监测点瓦斯浓度

7、i}——矿井通风系统(包括矿井内部漏风和与煤尘浓度所有数据点均位于爆炸曲线的下方，属安配风不均匀等因素)备用系数，宜取1．全状态，不会发生爆炸，爆炸危

8、险程度为83．61％。15—1．25，本文中取

9、i}=1．2。2．2通风优化后的矿井安全检验经计算总风量为1831．1m／rain，其中掘进面为根据瓦斯浓度与煤尘浓度爆炸关系对通风优化269．082m／rain，采煤工作面I需风量为559．636m／后的矿井进行安全检验，检验结果如图3所示：min，采煤工作面Ⅱ需风量为697．172m／rain。1．3通风优化数学模型对于实际矿井中，为了要保证煤矿工人的正常工作，必须向井下输送新鲜的空气，为此，井下空气中的含氧量(一般在30％左右)是充足的。另一方面，由于

10、矿井下采煤的机械化作业的环境，产生火花是不可避免的，因此引起瓦斯爆炸的引火温度和氧气浓度条件是客观满足的，于是预防煤矿瓦斯爆炸的方法只有监测和控制井下瓦斯的浓度。降低井下、瓦斯浓度的唯一方法就是通过通风系统将瓦斯排出图3最优通【量下的矿井中各监测点瓦斯浓度与煤尘浓度相对关系井外。从降低瓦斯浓度的角度，风速越大越好。但从图3中可以观察到矿井中各瓦斯浓度与煤尘是井下风速过大，将会增加巷道空气中的煤尘浓度，浓度数据点均位于爆炸曲线的下方，属安全状态，不一方面影响工人的正常工作和健康，另一方面主要会发生爆炸。发生

11、爆炸的可能性为38．15％，危险是煤尘浓度过高遇火也会引发爆炸。程度较优化前降低了18．65％。因此对矿井内的通风进行优化，以通风最大为【上转第18页)目标，各巷道内风速上限为约束，建立一个优化数学维普资讯http://www.cqvip.com18陕西煤炭2007经成了企业信息化建设技术人员的培训基地。用各种手段和教育途径，对职工进行持续的信息急于求成。重建轻用。近年来，面临信息化浪技术和信息技能培训，建立一支高素质、专业配