建模与数值仿真课程设计论文(样本).doc

学号 0121014410117 武汉理工大学 建模与数值仿真课程设计 设计题目 煤矿瓦斯和煤尘的监测和控制 专业班级 信计1001班 姓 名 叶鹏 指导老师 2012年 6 月 20日 附件2： 课程设计任务书 学生姓名： 叶鹏 专业班级： 信计1001班 指导教师： 工作单位： 武汉理工大学 题 目: 煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制 初始条件：填写完成课程设计具备了什么条件 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 时间安排： 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制 摘要 由于能源紧张，煤矿安全生产已成为目前社会重点关注的热点问题之一。瓦斯爆 炸及煤尘爆炸在煤矿的开采中是不可避免的，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保证煤矿安全生产的关键所在。 本文主要研究了利用概率统计原理，解决矿井瓦斯与煤尘爆炸的安全问题，及 降低通风管的能源消耗问题。通过MATLAB及EXCEL对给定数据进行了处理，在此 基础上建立了相应的模型，解决了所要解答的问题。 1）利用题目所给的数据，算得相对瓦斯涌出量即总回风巷的瓦斯量均值与煤矿日 产量的比值，结果为E =18.5568()（），由此可判断该矿为高瓦斯矿井； 2）利用瓦斯浓度与风速之间的概率关系，算得矿井各工作区域发生爆炸的概率总 和，结果为0.3029，由此可知矿井的不安全程度。 3）利用风量与瓦斯浓度、煤尘浓度之间的关系，算得在开采安全的前提下，计算出了最小合理风量为18.373 ，在最小合理风量的前提下，既节省电能，又提高效益。 结合题目所提供的背景资料，说明本文所使用的方法及所建立的模型是合理的，得 出的结论是可靠的。 关键词：数学期望 瓦斯浓度 风速 风量 问题提出 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。但瓦斯与煤尘引起的煤矿爆炸，及时作出预报和防御却是一个十分困难的问题，广受中央与各地的关注。以下为某一煤矿的示意图： 附图1 某煤矿的通风系统示意图 （1）鉴别该矿是属于“低瓦斯矿井”还是“高瓦斯矿井”。 （2）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？ （3）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，各井巷风量的分流情况、对各井巷中风速的要求，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。 二．问题分析 判断低瓦斯矿井和高瓦斯矿井的标准： 低瓦斯矿井：矿井相对涌出量小于或等于10且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于 40m3/min。 高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。 判断煤矿的不安全程度，已知矿井中两大爆炸气体瓦斯与煤尘，瓦斯的爆炸区间为5％～16％，；煤尘爆炸下限为30～ 2000g/m3，由于瓦斯与煤尘混合使得爆炸下限降低，第二问题的目标是混合瓦斯与煤尘的气体，造成煤矿的可能性，解决第二问题的方法为： 当瓦斯的浓度占新鲜空气=5％时，认为达到报警概率； 当煤尘达到30～ 2000g/m3时，认为达到报警概率； 3、在第三个问题的前提下，在现有的的开采能力及生产条件下，控制各个采煤工作区域和掘进面的风量，在达到安全生产条件的前提下，使得风量最小，从而减少能源支出。 模型假设 1、由于题目并没有给出工作时间，要算出瓦斯排出气量，一个工作日的时间为24小时，则需要假设每个班次为8小时，化为秒数为（36008）s。 2、在计算矿井相对瓦斯涌出量矿井绝对瓦斯涌出量四．模型建立与求