煤與瓦斯突出的非線性特征及預(yù)測(cè)模型

內(nèi)容概要

煤與瓦斯突出是含瓦斯煤巖體在采掘活動(dòng)擾動(dòng)下發(fā)生的極其復(fù)雜的災(zāi)害動(dòng)力現(xiàn)象，屬于復(fù)雜非線性動(dòng)力系統(tǒng)在時(shí)空演化過(guò)程中的災(zāi)變行為。本書應(yīng)用非線性科學(xué)的理論和方法，論述了煤體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)分形特征，提出了煤巖體強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法；分析了煤與瓦斯突出過(guò)程及其突變特征，通過(guò)突出模擬試驗(yàn)研究和大量突出實(shí)例統(tǒng)計(jì)分析得出了突出發(fā)生的強(qiáng)度規(guī)律；針對(duì)突出危險(xiǎn)的重要前兆信息--煤體瓦斯涌出量的動(dòng)態(tài)變化，通過(guò)數(shù)值模擬和理論研究，分析了鉆孔瓦斯動(dòng)態(tài)涌出的非線性特征和規(guī)律，研究了煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯動(dòng)態(tài)涌出的混沌和多重分形特征；最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出非線性預(yù)測(cè)模型，為突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)提供了一條新的途徑。本書可供礦山安全、安全技術(shù)及工程、防災(zāi)減災(zāi)工程與防護(hù)工程、巖土工程及相關(guān)領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員、研究生和高年級(jí)本科生參考使用。

作者簡(jiǎn)介

王凱，男，1972年8月生，河南省遂平縣人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，江蘇省高?！扒嗨{(lán)工程”優(yōu)秀青年骨干教師、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)青年學(xué)術(shù)帶頭人。1992年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山通風(fēng)與安全專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；1997年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全技術(shù)及工程專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位；1999

書籍目錄

1 緒論　1.1 礦井煤巖瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象及其特征　　1.1.1 突出　　1.1.2 壓出　　1.1.3 傾出　1.2 煤與瓦斯突出概況　1.3 煤與瓦斯突出的特點(diǎn)與規(guī)律　1.4 煤與瓦斯突出機(jī)理研究現(xiàn)狀　1.5 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀　　1.5.1 煤與瓦斯突出區(qū)域預(yù)測(cè)　　1.5.2 工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)　　1.5.3 突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)及其臨界值確定方法的研究現(xiàn)狀　1.6 本書的研究思路與主要內(nèi)容2 煤體結(jié)構(gòu)的分形特征與強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法　2.1 煤的物理結(jié)構(gòu)　2.2 煤體結(jié)構(gòu)的分形特征　　2.2.1 分形和分維的基本概念　　2.2.2 煤體孔隙裂隙的分形特征　　2.2.3 煤體碎裂后的塊度分形特征　2.3 煤體強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法　　2.3.1 鉆孔法測(cè)定煤體強(qiáng)度的原理和方法　　2.3.2 實(shí)驗(yàn)分析　　2.3.3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)分析3 煤與瓦斯突出過(guò)程及其突變特征　3.1 突變理論基礎(chǔ)　　3.1.1 基本概念　　3.1.2 基本突變類型　　3.1.3 尖點(diǎn)突變　3.2 煤與瓦斯突出過(guò)程實(shí)測(cè)  3.3 煤與瓦斯突出的起動(dòng)和發(fā)展機(jī)制  3.4 煤與瓦斯突出過(guò)程的突變特征　　3.4.1 突出起動(dòng)過(guò)程的突變勢(shì)函數(shù)　　3.4.2 煤與瓦斯突出的突變條件　　3.4.3 突變理論對(duì)防突措施機(jī)理的解釋  3.5 煤與瓦斯突出發(fā)生的強(qiáng)度規(guī)律　　3.5.1 突出強(qiáng)度的模擬試驗(yàn)研究　　3.5.2 煤層發(fā)生突出及發(fā)生千噸級(jí)突出的瓦斯壓力最小值的統(tǒng)計(jì)規(guī)律4 鉆孔瓦斯動(dòng)態(tài)涌出的非線性特征  4.1 概述  4.2 鉆孔瓦斯動(dòng)態(tài)涌出量的理論計(jì)算模型　　4.2.1 鉆孔瓦斯連續(xù)動(dòng)態(tài)涌出過(guò)程的基本特點(diǎn)　　4.2.2 理論計(jì)算的基本假設(shè)　　4.2.3 鉆孔瓦斯徑向不穩(wěn)定流動(dòng)微分方程　　4.2.4 鉆孔瓦斯動(dòng)態(tài)涌出量的有限差分-復(fù)化求積計(jì)算模型　　4.2.5 模型中間參數(shù)的確定　　4.2.6 鉆孔瓦斯動(dòng)態(tài)涌出數(shù)值模擬程序及其驗(yàn)證  4.3 鉆孔瓦斯動(dòng)態(tài)涌出規(guī)律的數(shù)值分析　　4.3.1 數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析　　4.3.2 每米鉆孔瓦斯涌出初速度及停鉆衰減涌出量的確定　4.4 實(shí)際打鉆過(guò)程中瓦斯動(dòng)態(tài)涌出的基本特點(diǎn)　4.5 鉆孔Q序列分析的相空間理論模型　4.6 對(duì)實(shí)測(cè)鉆孔Q序列的計(jì)算分析　4.7 關(guān)于鉆孔Q序列分形特征的分析與討論5 煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯動(dòng)態(tài)涌出的混沌和多重分形特征　5.1 概述　5.2 煤巷掘進(jìn)工作面前方煤體的動(dòng)態(tài)顯現(xiàn)與瓦斯涌出的特點(diǎn)　5.3 煤巷掘進(jìn)工作面Q序列的獲取　　5.3.1 位村礦14141下風(fēng)巷掘進(jìn)工作面概況　　5.3.2 原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取　　5.3.3 Q序列數(shù)據(jù)預(yù)處理　5.4 煤巷掘進(jìn)工作面Q序列的混沌特征　　5.4.1 相空間重構(gòu)　　5.4.2 關(guān)聯(lián)維D??　　5.4.3 二階Renyi熵K　　5.4.4 Lyapunov指數(shù)　　5.4.5 綜合分析86　5.5 煤巷掘進(jìn)工作面Q序列的多重分形特征　　5.5.1 Renyi多重分維Dq和指數(shù)譜f（α）?　　5.5.2 多重分形計(jì)算　　5.5.3 Q序列的多重分形　　5.5.4 關(guān)于Q序列多重分形特征的討論6 基于ANN的煤與瓦斯突出非線性預(yù)測(cè)模型　6.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)　　6.1.1 概述　　6.1.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)　　6.1.3 誤差反向傳播（BP）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　6.2 基于ANN的煤與瓦斯突出非線性預(yù)測(cè)方法　　6.2.1 突出危險(xiǎn)性BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型　　6.2.2 預(yù)測(cè)突出的基本特性指標(biāo)集的確定　　6.2.3 突出危險(xiǎn)程度分類評(píng)價(jià)集的確定　6.3 突出危險(xiǎn)性BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的試驗(yàn)驗(yàn)證　　6.3.1 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型的驗(yàn)證　　6.3.2 四因素對(duì)突出的影響程度　6.4 基于煤巷Q序列多重分形特征的模型實(shí)例應(yīng)用　　6.4.1 BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建　　6.4.2 煤巷突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)　　6.4.3 結(jié)果分析參考文獻(xiàn)

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