煤矿瓦斯与煤尘爆炸事故预测与控制研究

现代商贸工业　ＮＯ．１３，２０１０　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｔｒａｄｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２０１０年第ｌ３期　煤矿瓦斯与煤尘爆炸事故预测与控制研究　母晓斌　（充矿新疆矿业有限公司力拓分公司，新疆昌吉８３１７００）　摘要：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。做好煤矿井下瓦斯和煤尘的监测与控制是保证煤矿安全生产的关键所在。　关键词：瓦斯；煤尘；爆炸事故；浓度　中图分类号：Ｘ９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３１９８（２０１０）１３—０３６２—０１　ｌ判断煤矿的不安全程度　Ｉ．１　由瓦斯引发爆炸事故的可能性　和掘进巷的断面大约为，掘进巷道中的风筒直径为。针对上　述变量建立非线性规划模型，具体建立过程如下：　（１）设定函数：要想求出最佳总进风量，只需要在满足　根据《煤矿安全规程》第一百六十八条的规定，各工作　　面和各回风巷的瓦斯浓度均不能超过。根据附表２中的监　各项限制条件的前提下，求出总进风量的最小值即可。（２）风量守恒原则：煤矿利用两个可控风门调节各采煤　测数据统计各工作面和各回风巷瓦斯浓度超标次数，为２５　通过一个局部通风机和风筒实现掘进巷的　次，即由瓦斯引起的出现不安全事件的频数为２５，该频数与　工作面的风量，总监测次数（５４０）之比为。　１．２由煤尘引发爆炸事故的可能性　一通风。　（３）局部通风机的额定风量范围：掘进巷需要安装局部　通风机，其额定风量一般为。由此可得局部通风机的额定　风速为。　般情况下煤尘的爆炸浓度为，而当矿井空气中瓦斯　浓度增加时，会使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于时，煤　尘爆炸下限浓度见表１：　表１瓦斯浓度与煤尘爆炸下限浓度关系　（４）各工作面的瓦斯浓度不超过第一问已鉴别出该矿　别为采煤工作面Ⅱ、采煤工作面Ｉ和掘进工作面的瓦斯绝　　利用表１及Ｍａｔｌａｂ插值，可得瓦斯浓度从０开始每增　对涌出量。大０．０１所对应的煤尘爆炸下限浓度的值。筛选各观测点　３优化与改进　瓦斯浓度的上限和下限，利用插值求出相应的煤尘爆炸下　本文运用插值、拟合等数学方法成功地建立了煤矿瓦　限浓度，见表２：　斯和煤尘的监测与控制的数学模型。该模型可以通过观测　表２各观测点瓦斯浓度及相应的煤尘爆炸下限浓度　采煤工作面Ｉ　瓦斯浓度　最小值　０．５９　Ｉ　瓦斯浓度（　）　ｌ　０　１　０．５　Ｉ　１．０　Ｉ　１．５　Ｉ　２．０　ｌ　２．５　ｌ　３．０　Ｉ　３．５　Ｉ　４　Ｉ　ｌ煤尘爆炸下限（ｇ／ｍ３）ｌ　３０　ｌ２２．５ｌ　１５　ｌｌＯ．５ｌ　６．５　ｌ　４．５　ｌ　３　ｌ　２．５　ｌ　１．５　ｌ　属于“高瓦斯矿井”，再根据《煤矿安全规程》第一百六十八　条的规定，该矿各矿井的瓦斯体积百分比均应小于。设分　采煤工作面Ⅱ　瓦斯浓度　０．６７　掘进工作面　风速的变化，得到煤矿瓦斯和煤尘的浓度变化，从而对煤矿　的安全情况做出合理的监控和预测，确保煤矿生产的安全　进行，对于煤矿的管理工作具有重大的现实意义。　３．１但由于题中所给数据有限。易使模型出现以下缺点　（１）当温度，压强，含氧量波动范围较大时，该模型不再　适用。导致该模型在更大范围内适用性较差。　（２）在本文建立的模型中风速是影响瓦斯和煤尘浓度　的主要因素，本文在处理风速时在一定范围视其为定值，而　在实际生产中风速是不断变化的。　煤尘爆　炸下限　１７．９９０５　煤尘爆　瓦斯旅度　煤尘爆　炸下限　ｌ３．９１　Ｏ．１３　炸下限　２５．２９２　最大值　０．７８　２１．００９８　煤尘爆　炸下限　１．１１　１９．７０８　０．３３　２８．３２　回风巷Ｉ　瓦斯浓度　回风巷Ⅱ　瓦斯浓度　总回风巷　煤尘爆　煤尘爆　炸下限　瓦斯浓度　炸下限　最小值　最大值　‘０．６４　０．８３　１７．２５　２Ｏ．１９２　０．７１　１．１８　１３．９１　１９。７０８　Ｏ．５４　Ｏ．７１　１９．０７ｌ　２１．８３６　（３）实际中，井巷可能会出现漏风现象，本文为了便于　对比表２各观测点的煤尘浓度与相应的煤尘爆炸下限　　浓度可得，煤尘浓度远远小于其爆炸下限浓度，故该矿井的　建模，忽略了这一点。煤尘不会引发爆炸事故　３．２模型改进　２确定煤矿所需要的最佳通风量　根据煤矿开采工作中的实际情况以及《煤矿安全规程》　（１）在本文模型的基础上，建立除瓦斯和煤尘浓度之外　的其它因素对矿井安全影响的模型，实现煤矿安全综合分　析，从而在实际生产中具有更强的指导性和预测性　（２）考虑到巷道可能出现漏风的情况，实际通风量应比　的实际要求，确定煤矿所需要的最佳（总）通风量，以及两个　采煤工作面所需要的风量和局部通风机的额定风量（所谓　最佳通风量是指在保证各工作面和回风巷瓦斯浓度与煤尘　模型求出的通风量要大，提高安全性。　浓度都不超标的情况下，寻求矿井的最小通风量，形成一个　参考文献　优化问题，目标是总的通风量最小）。具体实现过程如下：　［１］孔令标，侯运炳．基于Ａｒｃ／Ｉｎｆｏ的矿井风网解算方法研究［Ｊ］．矿　设为总进风巷的风速，为采煤工作面Ⅱ进风巷的风速，为　冶工程，２００３，（３）．　通往采煤工作面Ｉ进风巷及掘进巷的风速，为采煤工作面Ｉ进　［２］黄光球，陆秋琴，郑彦全．基于回路阻力闭合差最优分配的通风网　风巷的风速，为掘进巷（的一个分支）的风速，为局部通风机的　络解算方法［Ｊ］．系统工程理论与实践，２００６，（１０）．　风速。主巷道断面大约为，其他各采煤区的进风巷、回风巷　作者简介：母晓斌（１９６９一），男，四川渠县人，研究方向：煤矿安全系统的研究与生产，安全监控系统，井下人员定位系统。　一３６２—