关于煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制的数学模型论文_毕业论文（设计）.docVIP

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）： 关于煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制的数学模型 摘要： 本文是对煤矿开采的实际情况进行研究。通过Matlab对所给数据进行处理，得出所需要数据，并导入Excel中。利用此数据分别求所要求的结果，最后根据实际情况约束要求得出优化模型，求出最佳通风量，从而使实际问题得到解决。 对于问题（1）根据所给数据对总回风巷一天中早班、中班、晚班取其平均根据公式算出相对瓦斯涌出量及绝对瓦斯涌出量，与“高瓦斯矿井”及“低瓦斯矿井”的判别条件进行比较，判断出该矿井类型为高瓦斯矿井。 对于问题（2），我们首先对瓦斯浓度进行相应计算，判断瓦斯爆炸情况，借助0-1变量进行记录，爆炸记为1，不爆炸记为0。然后借助瓦斯浓度与煤尘爆炸下限的关系，利用数据拟合的方法，用多项式函数逼近，得到拟合曲线，从而得到瓦斯浓度与煤尘爆炸下限的关系，然后借助0-1变量对煤尘爆炸情况进行统计，根据瓦斯和煤尘的爆炸情况判断煤矿发生事故的可能性大小约为22.22%。 对于问题（3）根据所给数据找出瓦斯、煤尘与风速的关系，通过瓦斯、煤尘的约数条件转化到风速的约束要求，进而得出各处风量的限定条件，据此建立最佳通风量的优化模型，然后利用Lingo求解，得出最佳通风量为1576.621 ，工作面Ⅰ的风量为483，工作面Ⅱ的风量为916，通风机的额定风量为150。 本文很好的解决了矿井类型鉴别、发生事故可能性计算及最佳总通风量计算的问题，且本文所述模型适用性较强，稍加修改即可用于其它矿井，大大推广了本模型的适用范围。 关键词：瓦斯含量 煤尘浓度 风量 0-1变量 Lingo Matlab 问题的重述 煤矿开采涉及多方面问题，以下几个问题是煤矿开采中经常遇到的几个问题，试结合实际建立模型说明以下几个问题： （1）当矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10 且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于 时为低瓦斯矿井，当矿井相对瓦斯涌出量大于10或矿井绝对瓦斯涌出量大于 时为高瓦斯矿井。结合所给数据判断该煤矿是“低瓦斯矿井”还是“高瓦斯矿井”。 （2）瓦斯浓度与煤尘爆炸下限存在一定关系，找出其中的关系，并据此判断该煤矿不安全的程度（即发生爆炸事故的可能性）。 （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。根据各井巷风量的分流情况、对各井巷中风速的要求（见下表），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（在实际中，井巷可能会出现漏风现象）。 井巷名称 允许风速 最低 最高 主要进、回风巷 运输巷，采区进、回风巷 采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷 0.25 0.25 8 6 4 问题的分析 问题（1）要求确定该煤矿是高瓦斯矿井还是低瓦斯矿井，而经分析知用总回风巷在早中晚班的平均值可近似用来表示这一天的瓦斯涌出量，对此我们利用excel将附表2数据进行计算，得到该煤矿在30天内矿井相对瓦斯涌出量均大于10 ，故可知该煤矿为高瓦斯矿井（具体计算数据见附录1）。 问题（2）要求该煤矿发生事故的可能性有多大，瓦斯爆炸情况可根据附表2数据得到。对于煤尘我们借助瓦斯浓度与煤尘爆炸下限的关系，故利用数据拟合的方法，用多项式函数逼近，得到拟合曲线，从而得到瓦斯浓度与煤尘爆炸下限的关系，然后借助0-1变量对瓦斯爆炸情况进行统计，据此判断煤矿发生事故的可能性大小为22.22%。 问题（3）要求该煤矿的最佳总通风量，需要求解瓦斯浓度及煤尘浓度与风速的关系，通过建立优化