煤矿瓦斯和煤尘的检测与控制大学生数学建模竞赛毕业论文.doc
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高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。我们参赛的题目是:我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):所属学校(请填写完整的全名):参赛队员(打印并签名):1.2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):日期:年月日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):赛区评阅记录(可供赛区评阅时使用):评阅人评分备注全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):煤矿瓦斯和煤尘的检测与控制摘要随着社会的发展,煤矿安全事故也在不断的增加。本文就某一个煤矿的具体情况,对煤矿中瓦斯和煤尘爆炸进行分析,并建立模型解决几个典型问题。问题一:按照国家《煤矿安全规程》中给出的评价标准,先对两个关键的指标绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量进行合理的定义。运用附表2中给出的数据求出该煤矿的绝对瓦斯涌出量,由于相对瓦斯涌出量与每天工作时间有关,所以根据临界的相对瓦斯涌出量求出临界时间。由临界时间来判断该煤矿是属于“高瓦斯煤矿”还是“低瓦斯煤矿”。用excel求解得到:当该煤矿的工作时间大于10.105时,该煤矿属于“高瓦斯煤矿”。当工作时间小于10.105时,该煤矿属于“低瓦斯煤矿”。问题二:附表2中给出的是安全的瓦斯浓度和煤尘量,所以对附表中的数据按各个工作面进行拟合预测,采用线性拟合和灰色预测的方法预测出该煤矿中各个工作面的速度与瓦斯浓度及速度与煤尘的关系函数。再求出该煤矿的爆炸下限区间,以及资料中给出的条件求出的爆炸下限区间。再用几何概率的方法求出该煤矿发生爆炸的可能性。结果为:采煤工作面=1\*ROMANI和掘进工作面发生爆炸的概率为0.当时,采煤工作面Ⅱ可能发生爆炸。当值取时对应得值0.250.350.450.550.650.750.850.9510.40678.28306.62375.31044.25803.40482.70522.12521.051.151.251.351.451.551.651.63921.22760.87550.57100.30510.07040问题三:在问题二的基础上,以该煤矿所需要的总通风量最佳为目标函数构建非线性规化模型,在相应的约束条件下运用matlab软件求解,采煤工作面Ⅰ的风量,采煤工作面Ⅱ的风量,局部通风机的额定风量,最佳总通风量。本文巧妙的运用线性规划和灰色理论知识对数据进行拟合并得到了很好的效果。关键词:拟合;灰色预测;非线性规划;煤矿安全规程一、问题的重述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完全生产的关键环节(见附件1)。瓦斯是无毒、无色、无味的可燃气体,其主要成分是甲烷,在矿井中它通常从煤岩中涌出。瓦斯爆炸需要三个条件:空气中瓦斯达到一定浓度;足够的氧气;一定温度的引火源。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。实验证明,一般情况下煤尘的爆炸浓度是30-2000,而当矿井中瓦斯浓度增加时,会使煤尘爆炸下限降低,结果如附表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(见附录2)。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,所有采煤工作面、掘进面、回风巷都要安装甲烷传感器,每个传感器都与地面传感器相连,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。具体内容见附录2的第二章和第三章。附图1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,请结合附表2的监测数据,按照煤矿开采的实际情况研究下列问题:(1)根据《煤矿安全规程》第一百三十三条的分类标准(见附录2),鉴别该矿是属于“低瓦斯矿井”还是“高瓦斯矿井”。(2)根据《煤矿安全规程》第一百六十八条的规定,并参照附表一,判断该煤矿不安全程度(即发生爆炸事故的可能性)有多大?(3)为