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煤礦典型動力災害風險判識及監控預警 版權信息
- ISBN:9787030720290
- 條形碼:9787030720290 ; 978-7-03-072029-0
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
煤礦典型動力災害風險判識及監控預警 內容簡介
本書圍繞擬解決的重大科學問題“煤礦典型動力災害風險判識及監控預警”,以煤與瓦斯突出、沖擊地壓等典型的煤礦動力災害為研究對象,通過對煤礦典型動力災害多相多場耦合災變機理研究及深度感知等技術和裝備的研發,促進煤與瓦斯突出、沖擊地壓等煤礦典型動力災害風險判識及監控預警能力的提升,*終實現煤礦重大災害災變隱患在線監測、智能判識和實時準確預警。本書首先從理論上提出了多相多場耦合條件下動力災害孕育演化機理和煤礦典型動力災害多參量前兆信息智能判識理論及預警方法,其次在技術上涉及了基于大數據與云技術的動力災害多元海量前兆信息提取挖掘方法、關鍵區域人機環參數全面采集、多元信息共網傳輸新方法、煤礦典型動力災害前兆深度感知、泛在采集技術和裝備,從而實現了煤礦典型動力災害監控預警基礎研究-關鍵技術開發-應用示范有機融合。 本書可供高等院校采礦工程、巖石力學、安全工程、地質工程等相關專業的本科生、研究生及科研院所的科研人員使用,也可為從事煤礦動力災害相關工作的管理人員及現場工程技術人員提供參考。
煤礦典型動力災害風險判識及監控預警 目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究意義與當前研究不足 1
1.2 本書研究思想和內容 2
第2章 煤礦沖擊地壓失穩災變動力學機理與多場耦合致災機制 8
2.1 多場多尺度耦合作用下煤巖變形和裂隙擴展特征 8
2.1.1 多場作用下覆巖采動裂隙場演化規律研究 8
2.1.2 流固耦合作用下覆巖裂隙滲流特征物理實驗 28
2.2 復雜地質構造與采動應力疊加下沖擊地壓災變機理及防治 38
2.2.1 復雜地質賦存條件下沖擊地壓機理及誘因研究 38
2.2.2 工作面過斷層動態力學響應特征研究 41
2.3 煤巖失穩破裂過程中的能量演化機理 46
2.3.1 基于應力-應變過程的能量積聚與釋放機制 46
2.3.2 巷道圍巖失穩破壞的能量釋放機制 48
2.3.3 構造應力場煤巷掘進沖擊地壓能量分區演化機制 51
2.3.4 煤礦深部開采沖擊地壓致災機理與應用分析 59
2.4 開采擾動下多場耦合煤巖沖擊失穩的動力學機理 67
2.4.1 開采擾動下工作面圍巖應力場分布與變化規律 67
2.4.2 工作面圍巖多場耦合誘沖機理 71
2.5 高地壓煤層掘進工作面圍巖多場演化規律及耦合誘沖機制 77
2.5.1 體元-區域-系統沖擊地壓模型及應用 77
2.5.2 高地壓礦震擾動下煤柱應力偏量集中區誘沖機制 79
第3章 煤與瓦斯突出災變機理及復合動力災害孕育機制 82
3.1 復雜地質構造對煤與瓦斯突出的主控機制 82
3.1.1 斷層構造應力場分布規律研究 82
3.1.2 褶曲構造應力場相似模擬實驗 90
3.2 煤層采動多相多場耦合誘突機理 93
3.2.1 采掘過程擾動應力場的動態演化規律 94
3.2.2 采動區含瓦斯煤體多場耦合誘突機制及數值反演 100
3.3 煤與瓦斯突出的固氣兩相動力學演化機理 109
3.3.1 突出瓦斯-煤粉兩相流形成理論分析 109
3.3.2 突出瓦斯-煤粉兩相流動力特征試驗研究 112
3.4 煤與瓦斯突出過程的大尺度物理模擬分析及反演 122
3.4.1 煤與瓦斯突出物理模擬相似體系 122
3.4.2 小尺度瞬間揭露煤與瓦斯突出物理模擬實驗分析 129
3.4.3 大尺度煤與瓦斯突出物理模擬實驗分析 133
3.5 煤炭開采沖擊-突出復合型動力災害發生機理及孕災機制 143
3.5.1 沖擊-突出復合型動力災害主要表現特征 144
3.5.2 沖擊能量對沖擊-突出復合型動力災害的影響規律研究 144
3.5.3 沖擊-突出復合型煤巖瓦斯動力災害發生的動態演化規律研究 154
3.5.4 煤炭開采沖擊-突出復合型煤巖瓦斯動力災害孕災機制探討 159
第4章 沖擊地壓風險智能判識與監控預警理論及技術體系 161
4.1 沖擊地壓力學機理與分類 161
4.1.1 沖擊地壓三場耦合致災機理 161
4.1.2 震動對煤巖體作用的試驗研究 164
4.1.3 基于主控因素的沖擊地壓分類方法 168
4.2 沖擊危險主控因素智能辨識與危險評價方法 170
4.2.1 不同類型沖擊地壓主控因素分析 170
4.2.2 沖擊危險綜合智能判識評價模型 175
4.3 沖擊地壓三場監測指標體系構建 178
4.3.1 預警指標構建 178
4.3.2 預警指標效能評價與檢驗 182
4.3.3 沖擊危險監測多參量指標體系的建立 186
4.4 沖擊地壓三場監控預警模型與技術體系 186
4.4.1 監控預警的理論基礎 186
4.4.2 預警準確率的含義 188
4.4.3 三場監控預警模型 188
4.4.4 沖擊地壓分源監測方法權重模型 192
4.5 沖擊地壓三場監測方法 195
4.5.1 應力場監測方法 195
4.5.2 震動場監測方法 197
4.5.3 能量場監測方法 197
4.6 沖擊地壓應力場監控預警技術與裝備開發 201
4.6.1 沖擊危險的雙震源一體化反演預警技術 201
4.6.2 沖擊地壓地應力連續監控預警技術 203
4.7 現場應用與示范 206
4.7.1 礦井概況 206
4.7.2 KJ470雙震源一體化反演的應用 207
4.7.3 多參量監控預警應用 207
第5章 煤與瓦斯突出風險判識與監控預警理論及技術體系 221
5.1 煤與瓦斯突出風險因素分析及預警指標體系構建 221
5.1.1 煤與瓦斯突出風險因素分析 221
5.1.2 煤與瓦斯突出預警指標體系構建 226
5.2 煤與瓦斯突出前兆信息特征規律 227
5.2.1 瓦斯-應力-溫度互耦關系及前兆特征 227
5.2.2 聲發射和電磁輻射前兆特征 235
5.3 突出預警模型構建 239
5.3.1 生產系統合理性評判模型 239
5.3.2 采掘工作面聲電瓦斯預警模型 250
5.3.3 防突措施失效判識模型 257
5.3.4 突出多元信息融合動態預警模型 263
5.4 突出預警信息采集方法及途徑 268
5.5 煤與瓦斯突出預警系統 269
5.5.1 設計原則與總體架構 269
5.5.2 數據庫設計 272
5.5.3 系統功能模塊 272
5.6 典型工程應用 275
5.6.1 礦井概況 275
5.6.2 多元信息融合突出預警系統 275
5.6.3 預警應用 278
第6章 煤礦動力災害前兆采集傳感與多網融合傳輸技術及方法 279
6.1 煤礦典型動力災害多元前兆信息傳感技術及裝備 279
6.1.1 光纖微震監測裝置研究 279
6.1.2 分布式多點激光甲烷監測裝置研究 288
6.1.3 三軸應力傳感器研究 299
6.1.4 無線鉆屑瓦斯解吸指標測定裝置及鉆孔瓦斯涌出初速度測定裝置 306
6.2 關鍵區域無線自組網輸技術與裝備 308
6.2.1 無線自組網節點及基站研究 308
6.2.2 基于AODV路由優化設計 315
6.2.3 無線自組網基站及節點樣機設計 317
6.3 關鍵區域設備非接觸供電及數據傳輸技術與裝備 322
6.3.1 礦用非接觸供電及電力載波技術研究 322
6.3.2 透明傳輸網關研究 332
6.4 災害前兆信息采集、解析及協同控制技術與裝備 333
第7章 基于數據融合的煤礦典型動力災害多元信息挖掘分析技術 338
7.1 井下傳感器數據的多元海量動態信息的聚合理論與方法 338
7.1.1 基于變分模態分解與小波包的微震信號降噪濾波方法 338
7.1.2 基于奇異值分解中值法的瓦斯濃度數據降噪方法 341
7.1.3 基于字典學習的自適應微震數據壓縮感知方法 345
7.1.4 基于有效投影的壓縮采樣匹配追蹤算法在瓦斯數據壓縮感知中的應用 348
7.2 礦山監測數據挖掘與在線預警理論與方法研究 351
7.2.1 基于Bagging算法的改進BP神經網絡集成學習模型 351
7.2.2 基于RBF神經網絡的煤與瓦斯突出預測方法 356
7.2.3 基于Tri-training的數據流集成分類算法 359
7.3 需求驅動的煤礦災害預警服務知識體系及其關鍵技術研究 361
7.3.1 研究方法 361
7.3.2 基于SaaS模式的煤礦典型動力災害預警服務方法研究 362
7.3.3 面向煤礦災害預警需求的即時主動信息推送方法 365
7.4 基于特征漂移的煤礦沖擊地壓、災害在線預警方法 369
7.4.1 基于特征漂移的煤礦沖擊地壓災害在線預警方法研究 369
7.4.2 研究結果與結論 373
7.5 基于大數據分析的災害危險區域快速辨識及智能評價技術研究 378
7.5.1 礦山動力災害的全息預警方法 378
7.5.2 基于實時監測數據的礦山動力災害模態預警方法 380
第8章 基于云技術的煤礦典型動力災害區域監控預警系統平臺 383
8.1 具有推理能力、語義一致性的煤礦典型動力災害知識庫構建技術 383
8.1.1 基于改進七步法的煤礦典型動力災害本體構建方法 383
8.1.2 基于詞向量和條件隨機場的概念抽取 386
8.1.3 基于雙向MGU模型的關系抽取 390
8.1.4 煤礦典型動力災害本體形式化表示 394
8.2 區域性煤礦典型動力災害風險判識技術 397
8.3 面向煤礦動力災害風險判識的區域性云架構技術 405
8.4 煤與瓦斯突出動力災害遠程監控預警系統研發 407
8.4.1 煤與瓦斯突出動力災害區域預警指標體系構建及系統概要設計 407
8.4.2 煤與瓦斯突出動力災害遠程監控預警系統開發 411
8.5 沖擊地壓動力災害遠程監控預警系統研發 416
8.5.1 監控系統的數據標準化 416
8.5.2 監測數據集成傳輸軟件設計 418
8.5.3 監測數據集成傳輸軟件實現 420
8.5.4 沖擊地壓動力災害遠程監控預警系統設計及實現 421
第9章 煤礦典型動力災害監控預警技術集成及示范 427
9.1 煤礦典型動力災害監控預警技術集成架構建立 427
9.1.1 研究內容及方案 427
9.1.2 煤礦典型動力災害主控因素與風險判識方法集成 431
9.1.3 煤礦典型動力災害監控預警技術架構體系構建 431
9.1.4 煤礦典型動力災害監控預警技術裝備示范應用的流程 436
9.2 沖擊地壓多元集成監控預警系統平臺應用示范 437
9.2.1 沖擊地壓多元集成監控預警系統平臺示范方案 437
9.2.2 山東能源集團有限責任公司沖擊地壓示范工程 440
9.2.3 大同煤礦集團有限責任公司忻州窯礦沖擊地壓示范工程 447
9.2.4 神華新疆能源有限責任公司沖擊地壓示范工程 453
9.2.5 沖擊地壓多元集成監控預警系統平臺示范應用結果 461
9.3 煤與瓦斯突出多元集成監控預警系統平臺應用示范 462
9.3.1 煤與瓦斯突出多元集成監控預警系統平臺示范方案 462
9.3.2 陽泉煤業(集團)有限責任公司煤與瓦斯突出示范工程 465
9.3.3 貴州盤江精煤股份有限公司煤與瓦斯突出示范工程 468
9.3.4 煤與瓦斯突出多元集成監控預警平臺示范應用結果 472
9.4 沖擊-突出復合型動力災害多元集成監控預警技術應用示范 473
9.4.1 沖擊-突出復合型動力災害多元集成監控預警系統平臺示范方案 473
9.4.2 胡家河煤礦沖擊-突出復合型災害示范工程 474
9.4.3 沖擊-突出復合型動力災害多元集成監控預警平臺示范應用結果 485
9.5 煤礦典型動力災害遠程監控預警系統綜合平臺應用示范 485
9.5.1 煤礦典型動力災害遠程監控預警系統綜合平臺應用示范方案 486
9.5.2 煤礦典型動力災害多元信息挖掘分析技術應用示范 489
9.5.3 遠程監控預警技術支持系統建設 489
9.5.4 綜合平臺示范效果 490
主要參考文獻 491
煤礦典型動力災害風險判識及監控預警 節選
第1章 緒論 1.1 研究意義與當前研究不足 煤炭開采是國家生產安全保障與重大事故預防的重點涉及領域之一,安全生產是煤炭企業發展的核心要素。隨著現代信息技術的發展,我國煤炭產業逐漸從粗放型管理向精細化管理轉型,多數國有煤礦均構建了安全監測、監控系統,同時由于我國煤礦技術水平的提高,近年來我國煤礦安全狀況持續好轉,煤礦百萬噸死亡率已從2005年的2.711下降到2019年的0.083,但隨著我國煤礦開采逐漸向深部轉移,開采難度加大,煤礦沖擊地壓、煤與瓦斯突出及其復合災害仍時有發生。沖擊地壓、煤與瓦斯突出發生機理復雜,通常沒有明顯的宏觀前兆,難以準確預警,經常會造成重大的生命財產損失。國際上,2007年美國猶他州的Crandall Canyon礦發生嚴重的沖擊動力災害,造成9人死亡;2014年澳大利亞首*
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