煤矿安全生产论文正文.docVIP

引言 煤矿安全生产是目前社会重点关注的热点问题之一，尤其是在能源紧张，对煤炭的需求量不断增加的情况下，煤矿的安全生产问题更是值得我们关注，这也是建设平安和谐社会的重要组成部分. 据不完全统计，2005全国煤矿共发生死亡事故3306起，死亡5938人,2006年全国煤矿共发生事故2945起，死亡4746人.这些事故所造成的经济损失是重大的，给社会和伤亡人员的家庭所造成的影响与损失是无法估量的.大部分事故的罪魁祸首都是瓦斯或煤尘爆炸，然而瓦斯在煤矿的开采中是不可避免的，它是一种无毒、无色、无味的可燃性气体，其主要成分是甲烷，通常从煤岩裂缝中涌出.当空气中瓦斯达到一定的浓度，又有足够的氧气和引火源，就会引起瓦斯爆炸.煤尘是煤炭开采过程中产生的可燃性粉尘，其本身具有爆炸性，当煤尘悬浮于空气中并达到一定的浓度，又存在引爆的高温热源时，就会发生煤尘爆炸. 因此，矿井下的瓦斯和煤尘对煤矿的安全生产构成了重大威胁，做好煤矿井 下瓦斯和煤尘的监测与控制是实现煤矿安全生产的关键环节. 为了做好井下瓦斯和煤尘的监测和控制，实现煤矿安全生产，必须解决以下三个问题：鉴别该煤矿是属于“高瓦斯矿井”还是“低瓦斯矿井”；判断该煤矿不安全的程度（即发生爆炸事故的可能性）有多大；确定该煤矿所需要的最佳总通风量，以及采煤工作面所需要的风量和局部通风机的额定风量. 针对煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制的上述三个问题，许多研究者进行了思索和探讨，给出了许多现代煤矿运行中瓦斯和煤尘浓度的计算方法，煤矿不安全程度的判别方法，以及求最佳通风量的计算方法，并且提供了许多保证煤矿安全生产所需要的对各个工作面和和通风巷的通风量的控制方法.如针对第一个问题有：运用数值分析的方法对已有的瓦斯涌出量、深度、煤层厚度的离散数据分别进行一元线性回归和二元线性回归，寻找出精度较高的拟合函数，从而实现对未开采区瓦斯涌出量的预测；针对第二个问题有：通过线性回归的方法进行数据拟合，有拟合所得的函数的出煤尘与瓦斯相互作用时的不安全程度；采用层次分析法对煤矿的不安全度作了一个定量的分析，充分考虑了产生爆炸的主要原因及其相互作用，结合实例定量分析了煤矿的不安全程度；运用模糊聚类评估分析的方法判别煤矿的不安全程度；针对问题三有：运用微分方程建模得出局部通风机功率与掘进工作面瓦斯浓度的关系；运用数学规划的方法，以巷道瓦斯浓度与断电浓度之间的差距为目标函数，在考虑巷道的漏风系数情况下，通过数学规划求出目标函数的最大值，得出理论的最优通风量，并引入矿井瓦斯涌出不均衡系数与矿井通风系数对理论结果进行修正等等. 本文针对问题1，拟运用数值分析的方法，讨论给出求绝对瓦斯涌出量以及相对瓦斯涌出量的计算公式，并运用或软件求解来判别煤矿是“低瓦斯矿井”还是“高瓦斯矿井”.针对问题2，拟通过分析瓦斯浓度与煤尘爆炸下限范围的关系，运用模糊统计的方法来判断出该煤矿不安全的程度.针对问题3，拟运用数学规划的方法，以最小总通风量为目标函数，考虑风速、瓦斯浓度和煤尘浓度等约束条件，建立煤矿井下通风系统的最小通风量数学优化模型，运用软件计算出最小总通风量，采煤工作面Ⅰ所需要的风量，采煤工作面Ⅱ所需要的风量，局部通风机所需要的额定风量. 1 问题的提出 2006年全国大学生数学建模竞赛 D题题目是“煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制”.其主要内容如下: 煤矿安全生产是我国目前亟待解决的问题之一，做好井下瓦斯和煤尘的监测与控制是实现安全生产的关键环节. 瓦斯在它从煤岩裂缝出瓦斯爆炸三个条件：瓦斯一定浓度；足够的氧一定温度的引火源.，而当矿井空气中瓦斯浓度增加时，会使煤尘爆炸下限降低，结果如表1所示. 国家《煤矿安全规程》给出了煤矿预防瓦斯爆炸的措施和操作规程，以及相应的专业标准.规程要求煤矿必须安装完善的通风系统和瓦斯自动监控系统，所有的采煤工作面、掘进面和回风巷都要安装甲烷传感器，每个传感器都与地面控制中心相连，当井下瓦斯浓度超标时，控制中心将自动切断电源，停止采煤作业，人员撤离采煤现场.具体内容见《煤矿安全规程》的第二章和第三章. 附图是有两个采煤工作面和一个掘进工作面的矿井通风系统示意图，结合表2以及附表的监测数据，按照煤矿开采的实际情况研究下列3个问题： 问题1、根据《煤矿安全规程》第一百三十三条的分类标准，鉴别该矿是属于“低瓦斯矿井”还是“高瓦斯矿井”. 问题2、根据《煤矿安全规程》第一百六十八条的规定，并参照表1，判断该煤矿不安全的程度（即发生爆炸事故的可能性）有多大？ 问题3、为了保障安全生产，利用两个可控风门调节各采煤工作面的风量，通过一个局部通风机和风筒实现掘进巷的通风（见下面的注）.根据附图1所示的各井巷风量的分流情况、对各井巷中风速的要求（见《煤矿安全规程》第一百零一条）以及瓦斯和煤尘等因素的影响，确定该煤矿所需要的最佳（总）通风