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模型假设

1．              假设

⑴．各井巷的空气阻力忽略不计；

⑵．监测数据无任何误差；

⑶．进风口不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体以及高温气体的影响；

2．              符号说明

Q_矿——煤矿实际通风量；

∑Q_采——采煤工作面实际通风量的总和，m³/min；

∑Q_掘——掘进工作面实际通风量的总和，m³/min；

∑Q_其——矿井除了采、掘地点以外的其它巷道需风量的总和，m³/min；

∑K——矿井综合系数；

∑K= K_漏×K_瓦；

Q_总佳——煤矿的最佳通风量；

∑Q_采佳——采煤工作面最佳通风量的总和，m³/min；

∑Q_掘佳——掘煤工作面最佳通风量的总和，m³/min；

∑Q_其佳——矿井除了采、掘地点以外的其它巷道最佳通风量的总和，m³/min；

表1        ∑K取值表

K值	概念	取值范围
K瓦	矿井瓦斯涌出不均衡系数	高瓦斯矿井不小于1.2
K漏	矿井内部漏风系数	矿井总进风量／矿井有效风量

表2           风速、瓦斯浓度、煤尘的符号说明

符号	说明	单位
Vi	第i个监测点的风速	m／s
Pi	第i个监测点的瓦斯浓度	%
Ci	第i个监测点的煤尘量	g／m3
W	日产量	t／d
i	6个监测点

 

问题的分析

根据题意可知，煤矿的通风量应该是由两个采煤工作面、一个掘进工作面和主巷道组成。但由于在实际中，井巷可能出现漏风现象，因此Q_矿=(∑Q_采+∑Q_掘+∑Q_其)× ∑K。.又因为各井巷风量受瓦斯和煤尘的影响，因此依据附表2给出的监测数据表，可拟合出各井巷的通风量跟瓦斯与煤尘的线性回归曲线，并判断其线性关系。根据所拟合的曲线，可求出各井巷的最佳通风量，从而求出煤矿的最佳通风量。

 

模型的建立

1．              采煤工作面的实际需要风量

每个采煤工作面实际需要风量，应按瓦斯涌出量和人数分别进行计算，然后取其中最大值。

 

按照瓦斯涌出量计算

   根据《煤矿安全规程》规定，按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不超过1％的要求计算：

         Q_采=100×q_采×K_CH4

式中：

Q_采——采煤工作面实际需要风量，m³/min；

q_采——采煤工作面回风巷风流中瓦斯的平均绝对涌出量，m³/min；

K_CH4——采面瓦斯涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续观测1个月，取最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值）。

按风速进行验算：

15S< Q_采<240S （m³/min）

式中：

　　S——工作面平均断面积，m²

2．  掘进工作面的需要风量：

⑴．          按照瓦斯涌出量计算:

Q_掘=100×q_掘×K_掘通

式中:

　　　Q_掘——单个掘进工作面需要风量，m³/min；

　　　q_掘——掘进工作面回风流中瓦斯的绝对涌出

　　　　　　　量，m³/min；

K_掘通——瓦斯涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续

　　　　　观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯

　　　　　绝对涌出量的比值）。

⑵．按局部通风机实际吸风量计算需要风量:

　　煤巷掘进：

　　Q_掘=Q_扇×Ii+15S

式中：

　　　　　Q_扇——局部通风机实际吸风量， m³/min。安设局部通风机的

　　　　　　　　巷道中的风量，除了满足局部通风机的吸风量而外，还

　　　　　　　　应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的

　　　　　　　　风速岩巷不小于0.15m/s、煤巷和半煤巷不小于0.25

　　　　　　　　m/s,以防止局部通风机吸入循环风和这段距离内风流

　　　　　　　　停滞，造成瓦斯积聚；

　　　　　I_i——掘进工作面同时通风的局部通风机台数。

按风速进行验算:

　　               岩巷掘进最低风量，   Q_岩掘>9S_掘  （ m³/min）

　　          煤巷掘进最低风量，   Q_煤掘>15S_掘 （m³/min）

　　               岩煤巷道最高风量，   Q_掘<240S_掘 （m³/min）

式中：

S_掘——掘进工作面的断面积，m²。

 

3．             其它井巷实际需要风量，应按矿井各个其它巷道用风量的总和计算：

                ∑Q_其它=Q_其1+Q_其2+Q_其3+...+Q_其n

式中：

Q_其1、Q_其2、Q_其3、...、Q_其n——各其它井巷风量，m³/min。

按瓦斯涌出量计算：

Q_其i=100 q_CH4×K_其通  （m³/min）

   式中：

Q_其i——第i个其它井巷实际用风量，m³/min；

q_CH4——第i个其它井巷最大瓦斯绝对涌出量，m³/min；

K_其通——瓦斯涌出不均衡系数，取1.2～1.3；

100——其它井巷中风流瓦斯浓度不超过1%所换算的常数。

按其风速验算:

Q_其它i>9×S_其i  （m³/min）

4．  煤矿的实际通风量：

Q_矿=(∑Q_采+∑Q_掘+∑Q_其)× ∑K= (∑Q_采+∑Q_掘+∑Q_其)× K_漏×K_瓦

5．  采煤工作面的最佳通风量：

因为采煤工作面的最佳通风量受瓦斯和煤尘的影响，可拟合出采煤工作面的最佳通风量分别与瓦斯和煤尘的线性回归方程，然后联立两个方程求出在保证煤矿安全的情况下的最佳通风量。

设最佳通风量与瓦斯浓度和煤尘量都存在一元线性关系，则：

Q=A+B×P；                          　①

Q=M+N×C；                           ②

P≤5%∪P≧16%；                       ③

C≤30∪C≧2000；                       ④

Q_采佳=min Q；

式中：Q——通风量；

A，B，M，N——系数；

P——相对于Q的瓦斯浓度；

C——相对与Q的煤尘浓度；

6．  掘进工作面以及其他井巷的最佳通风量的模型同采煤工作面的最佳通风量的模型一样

7．  煤矿的最佳通风量

   Q_总佳=(∑Q_采佳+∑Q_掘佳+∑Q_其佳)× ∑K

 

 

六、模型的求解与分析

问题三的求解：

1.     采煤工作面Ⅰ的实际需要风量：

按照瓦斯涌出量计算

   Q_采=100×q_采×K_CH4=100×3.655

2.     采煤工作面Ⅱ的实际需要风量

3.     局部通风机的额定风量

4.     煤矿的最佳通风量

⑴.  采煤工作面Ⅰ的最佳通风量

  

⑵.  采煤工作面Ⅱ的最佳通风量

⑶.  掘进工作面最佳通风量

⑷.  其他井巷道的最佳通风量

七、模型的检验

八、模型的改进

九、模型的推广及缺点的分析

文章来源:http://www.cnblogs.com/peisong/articles/udhuhud.html