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'''2006年国赛D题：煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制'''是2006年全国大学生数学建模竞赛的D题。

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== 矿井监测与通风问题 ==

题目给出一座含'''两个采煤工作面和一个掘进工作面'''的矿井，要求根据30天的监测资料判断瓦斯等级、分析瓦斯与煤尘共同作用的风险，并确定通风配置。

以下规范条文、设备范围和监测资料均属于'''2006年赛题的历史条件'''。本页不把当年的规范要求作为现行煤矿作业标准。

== 井巷连接与通风条件 ==

新鲜风从总进风巷进入，在井下分流；经过采煤或掘进区域后，含有瓦斯、煤尘的回风汇入总回风巷，从出风口排出。两个可控风门用于调节分流；掘进巷使用局部通风机与风筒送风。

[[File:Gezhi-contest-2006-national-D-ventilation-v2.svg|frameless|900px|alt=矿井通风连接图，表示两个采煤工作面、掘进工作面、两个调节风门以及进风和回风的连接关系|依据原题连接关系重绘。线条表示通风连接，不表示井巷的实际长度或比例。]]

* 主巷道横截面积为5 m²；其余进风巷、回风巷与掘进巷横截面积为4 m²；风筒直径400 mm。
* 局部通风机的额定风量一般在'''150～400 m³/min'''之间。
* 局部通风机所在巷道至少要保留'''15%的余裕新鲜风量'''，以维持正常流动；否则可能形成负压，让局部通风机吸入已经排出的乏风。
* 实际井巷可能漏风，通风方案需要考虑这一情况。

“采煤工作面”指正在采煤的煤壁现场；“掘进工作面”位于掘进巷尽头。进风和回风应按其来源与污染状况区分，不能只按图上的方向区分。

== 瓦斯与煤尘的关联资料 ==

原题指出，煤尘在一般情况下的爆炸浓度范围为30～2000 g/m³；瓦斯增多会使煤尘爆炸下限降低。达到浓度条件并不意味着必然发生爆炸：瓦斯还需要足够氧气及适当引火源，煤尘还须具有爆炸性、悬浮在空气中并遇到高温热源。

题面给出的关系表如下。每一格都是煤尘爆炸下限的'''范围'''，不是单个确定阈值。

<div class="math-table-scroll" role="region" aria-label="瓦斯与煤尘爆炸下限关系" tabindex="0">
{| class="wikitable"
! 空气中瓦斯体积分数（%） !! 煤尘爆炸下限（g/m³）
|-
| 0 || 30～50
|-
| 0.5 || 22.5～37.5
|-
| 1.0 || 15～25
|-
| 1.5 || 10.5～17.5
|-
| 2.0 || 6.5～12.5
|-
| 2.5 || 4.5～7.5
|-
| 3.0 || 3～5
|-
| 3.5 || 2.5～3.5
|-
| 4.0 || 1.5～2.5
|}
</div>

== 监测数据怎样组织 ==

原题附表2含'''30天、每天早中晚3班'''的数据。在工作面Ⅰ、工作面Ⅱ、掘进工作面、回风巷Ⅰ、回风巷Ⅱ和总回风巷这6处，分别记录风速、瓦斯浓度与煤尘浓度，并给出每日产煤量。

* 风速：m/s。
* 瓦斯浓度：体积百分比（%）。
* 煤尘浓度：g/m³。
* 日产量：t/d。

完整90班数据在下方'''官方原题DOC的附表2'''中；另外的数据包包含背景资料与本题使用的《煤矿安全规程》。日产量是每日数值，不能把同一日的值当作三个不同班次的产量重复相加。

== 需要完成的任务 ==

# 按附件中《煤矿安全规程》'''第一百三十三条'''的分类标准，结合监测数据，判断该矿属于低瓦斯矿井还是高瓦斯矿井。
# 按该规程'''第一百六十八条'''，结合上表的瓦斯—煤尘关系，判断矿井的不安全程度，也就是题目所问的爆炸事故可能性。
# 按通风网络的分流关系、规程'''第一百零一条'''对井巷风速的要求，以及瓦斯、煤尘和漏风等因素，确定最佳总通风量、两个采煤工作面分别所需的风量，以及局部通风机的额定风量。

第三问同时包含总量与各分支的配置，不能只报一个总风量而省略两个工作面和局部通风机。

== 原题、附件与来源 ==

* [https://www.mcm.edu.cn/upload_cn/node/7/qaNA0np83c5e6df09a39447850898934125b7cb0.doc 下载官方原题（DOC）]：D2006.doc
* [https://www.mcm.edu.cn/upload_cn/node/7/0DBK9sQVf200e848a8b257daa78c6fda8c0bfbb8.rar 下载官方配套数据（RAR）]：D2006data.rar

来源：[https://www.mcm.edu.cn/html_cn/node/4ff8658168ed87e39752486e4c05bda5.html 全国大学生数学建模竞赛2006年官方发布页]。本文依据当年题面整理，暂不提供解答；核对日期：2026年9月22日。

[[分类:国赛赛题]]