山西省煤矿瓦斯气象预报预警系统研究

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1、S3山西省煤矿瓦斯气象预报预警系统研究朱俊峰范永玲陈红萍裴克莉郭雪梅李清华侯润兰郭彩萍张荣（山西省气象服务中心太原市030002晋中市气象局晋中市030002）摘要：煤矿井下瓦斯爆炸与井上天气变化的有密切关系，煤矿瓦斯爆炸是煤矿生产中的恶性事故,它不仅严重影响着煤炭工业的正常生产,更造成巨大的生命财产损失。本文分析了煤矿瓦斯的主要气象诱因，建立井下自然通风区瓦斯积聚的预报模式，搭建山西省煤矿瓦斯气象预报预警平台。可提前预报煤矿瓦斯浓度变化趋势，辅助煤矿管理人员及时加大通风，搞好煤矿安全生产管理，减轻事故发生。建立了气象为能源安全发展服务一种新模式。关键词：煤矿瓦斯气象预报预

2、警0引言煤矿井下瓦斯爆炸与井上天气变化的关系密切，在瓦斯浓度与气象因子变化研究方面，国内外专家学者做了许多工作：英国对五年发生的990次瓦斯爆炸事故分析，证实有51.6%是在地面大气压急剧下降的情况下发生的；日本也推出了同样的论断；1990年代以来，我国气象专家在前人研究的基础上，注意到煤矿井下瓦斯爆炸与井上天气变化的密切关系，张明初、汪法鉴、韩虹等发现瓦斯爆炸与降压、增温、风速变化相关，与大范围天气型变化、局地垂直速度变化及地面近期局地变化等气象因子具有一定的相关性。利用已知的气象条件，通过统计计算，结合中短期天气预报，建立逐日瓦斯浓度预报模型成为可能。1、煤矿瓦斯的气象

3、因子选取利用晋中市1995--2009年煤矿重特大瓦斯爆炸事故年表（共14起10人以上事故，仅3年无重大以上事故）与天气图表资料分析，对瓦斯事故发生当天天气进行分型并对单站气象要素进行逐日统计分析，得出如下分析在瓦斯爆炸事故发生当天影响我区的天气特点如下：影响我区的高瓦斯天气特点为两种，即低压或槽带冷锋过境占一半；高空有槽配合的四次，都产生了小雨天气（只占20%）。另一种为从地面到高空都为高压或高脊控制，也占一半。前一种锋前降压、增温，锋后增压降温，锋前后风向转换、风速较大。后一种则是风小、增温强烈、下沉运动强。气象因子与瓦斯浓度相关分析型瓦斯∑ff-1～-2∑ΔTΔP-2

4、ΔΔP-2Δff-1（m/s）r选择别浓度（m/s）-1～-2（℃）(hPa)(hPa)平①4.26.47-0.330-2.9-3.2均②6.48.261.144.14-3.3-5.1③1.35.75-2.5-5.25-1.3-1.0④0.34.43-3.3-2.67-0.7-1.1∑ff-1～-20.9640.818-0.926-0.9290.966√Δff-10.9-0.985-0.9780.999相关√∑ΔT-1～-2-0.847-0.9690.909性√ΔP-20.939-0.98ΔΔP-2-0.983从上表可看出下列特点：①、前2天或前2～前3天的降压过程，前1～

5、前2天增温过程，以及前1天或前1～前2天和进、出风井风流方向相反的风速加大过程是造成瓦斯爆炸气象诱因。此三要素，简称诱因三要素。②、上述三要素的变化过程，是在前述天气型下，由影响我区的具体天气条件所决定的；低压（低槽）冷锋前部造成降压增温，冷锋过境前后的风向转换、风速加大，低压到高压的转换造成风向变化；而从地面到700hPa的深厚高压控制，少云、便于地面增温，和大范围的下沉运动，加强了增温趋势。③、地面的降压过程，直接影响到井下降压，使风速极低区域瓦斯泄出量增加。地面的增温过程，产生负风压，使进风量减少；而和进出风井风流相反的风速加大，直接减少了出风井的排风量，因而造成井下

6、瓦斯超限，是爆炸的基础。从1、2、3方程中，三因子的系数看，影响瓦斯排泄程度的顺序是：风速加大（反向变化）、降压、增温。所以反向风速加大，2、瓦斯浓度变化预报模型建立通过以上分析，建立瓦斯浓度变化与气象因子的相关关系模型：∑ΔR=0.155Δff-1+0.332ΔP-2+0.015T-1～-2R为，煤矿瓦斯浓度气象因子诱因系数；Δff-1为当日与前一日风向风速的变化，以-1天的风∑Δ为准。其它日段风向量订正到方向相邻差＜90°时风速为准；ΔP-2为前2日气压变化值；T-1～-2为前1—2日气温变化，可以看出前1天降压过程，前-1---2天增温过程。在此基础上，计算当日实时监

7、测资料与对应时次数值预报产品基础上的实时瓦斯浓度变化值以及未来24小时瓦斯浓度变化预报值。3、瓦斯分色预报预警等级划分危险发生等级诱因系数（R）预报及提示用语程度可能一级R＜0极低很小因气象原因造成瓦斯爆炸的可能性很小。(绿色)二级0.2≤R＜0.4较低较小因气象原因造成瓦斯爆炸的可能性较小。(蓝色)三级(黄因气象原因造成瓦斯爆炸的可能性较大，井下须注0.4≤R＜1.0较高较大色)意防范。因气象原因造成瓦斯爆炸的可能性大，井下须加强四级(橙1.0≤R＜2.0高大瓦斯检查和机电设备的管理，合理地控制风流或采色)取其它