煤礦礦井數學模型的研究

摘 要:通過各監測點處瓦斯濃度，風速等觀測值來判定其高低瓦斯礦井，詳細闡述了煤礦瓦斯絕對、相對濃度的計算方法;通過瓦斯煤塵的檢測數據，對礦井發生爆炸的概率進行建模預測，估算出了該礦井的不安全程度。在數據處理過程中主要借助Excel、Matlab等輔助工具來實現。此外還根據《煤礦安全規程》對主要工作面風量進行了規劃，得出了最優通風模型;具有較強參考價值。關鍵詞:瓦斯涌; 最小二乘法; 幾何概率; 線性規劃

中圖分類號:TN911-32;TP391.9 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0123-04

Research on Mathematical Model of Coal Mine

SHI Xiao-ping， CAO Kai-chen

(Control and Simulation Center， Harbin Institute of Technology， Harbin， 150001， China)

Abstract: The safe production of mine is introduced. The level of gas coal mine is determined through each monitoring point's gas concentration， wind speed and other observed values; the absolute and relative coal mine gas concentration's calculation method is given in detail. Through gas and coal dust detection data， this paper models and forecasts the probability of explosion to estimate coal mine's level of insecurity. In addition， the working face's wind volume is planned based on the \"Coal Mine Safety Regulations\"， and optimal ventilation model is obtained. This paper mainly uses Excel， Matlab and other auxiliary tools to process data.

Keywords: gas outflow; least square method; geometry probability; linear programming

0 引 言

目前我國能源需求快速增長，直接推動了我國煤炭資源的大規模挖掘且已占我國能源消費的75%[1]，然而煤開采過程中由于瓦斯以及煤塵等濃度超標所致的瓦斯爆炸事故時有發生，2009年山西西山煤電屯蘭煤瓦斯爆炸78人死[2]，嚴重威脅到相關人員的生命財產安全。據統計中國百萬噸死亡率是美國的60倍，南非的30倍，且加拿大、德國、英國、挪威等國已經實現了“煤礦開采零死亡”，我國礦工死亡率很高，礦難人數占全球80%[3]。因此建立完善的煤礦瓦斯，煤塵濃度的預測和控制模型就變得迫在眉睫。本文就是在此背景下提出了通過控制通風量來達到控制煤礦瓦斯以及煤塵濃度的方法，初步起到控制礦井安全生產的目的。

1 高低瓦斯煤礦礦井的判定

判斷高瓦斯煤礦還是低瓦斯煤礦，要計算出所研究煤礦的相對瓦斯涌出量Wijk和絕對瓦

斯涌出量Qijk的值，再與《煤礦安全生產規則》中所規定的標準比較就能確定。……