基于案例推理的煤与瓦斯突出预警模型研究

为充分汲取煤与瓦斯突出历史事故经验，发挥事故调查报告中专家意见的价值，构建了一种基于案例推理的CBR突出预警模型，并依据历史案例数据库搭建了突出预警系统。以突出的多类别指标数据作为输入，运用K最近邻算法计算当前案例与历史案例的局部相似度。同时，为进一步提高案例检索准确度，采用灰狼优化(GWO)算法优化各指标的特征权重，计算得到全局相似度。通过当前案例与历史案例的相似匹配，对突出危险进行预警，并提出突出防治决策方案。利用河南鹤煤六矿突出事故进行验证，结果表明所搭建的预警系统可实现突出危险的有效预警与决策。     

基于核磁共振技术和压汞法的液氮冻融煤体孔隙结构损伤演化规律试验研究EI北大核心CSCD

为了研究液氮冻融循环作用下煤体的孔隙结构损伤演化规律,采用图像分析法、核磁共振和压汞法对液氮冻融作用下煤样的表面裂隙扩展、孔隙度、束缚水体积、自由水体积、孔容、比表面积和孔径分布的演化规律进行研究。研究结果表明:(1)随着液氮冻融循环次数的增加,煤样的原生裂隙逐渐扩展、连通并产生次生裂隙,冻融次数达到一定程度后,各孤立的裂隙相互连接形成具有主裂隙和次生裂隙的裂隙网络;(2)液氮冻融能够促进煤体孔隙发育,煤样的微孔和小孔逐渐扩展、发育连通从而形成中孔和大孔,造成煤样的孔隙连通性增强,束缚水体积比例减小,自由水体积比例增大,总孔隙度、残余孔隙度和有效孔隙度增大;(3)液氮冻融后煤样的孔隙数量增多,孔径增大,在部分区域形成孔隙密集区并连接形成微裂隙;(4)液氮冻融后煤样的总孔容和比表面积增加,孔容的变化主要集中在中孔和大孔,煤样的微小孔逐渐向中孔和大孔转化,导致煤样中孔和大孔的比例上升。     

基于应急救援的信息共享策略仿真

针对突发事件中应急救援信息共享不及时、不积极带来巨大损失的问题,建立了高危企业、救援队伍、政府监管部门参与的应急救援信息共享三方博弈模型。首先,根据收益情况构建支付矩阵与复制动态方程;然后,分别对4个不同场景进行稳定性分析;最后,通过计算机仿真模拟不同场景下系统的演化过程与结果,从而得到信息共享的最优策略。实验结果表明：在收益较低的情况下,若额外奖惩高,则应急救援队伍积极共享的意愿升至0.2,随后逐渐降低,直至完全拒绝信息共享;若额外成本较高,则高危企业积极共享的意愿升至0.2左右,随后快速降低至0。同时,参与者的行为策略对正向收益的变化表现得最为敏感,对额外奖惩、额外成本变化的敏感性次之。以上结果可为应急救援中的信息共享策略选择提供指导性意见。     

重庆市安全经济贡献率的估算及预测

从建立安全保障型城市视角出发,研究安全与经济的内在关系,阐述安全生产与社会经济发展的关系及规律.利用现有的安全经济贡献率模型,计算重庆市当前的安全经济贡献率,并预测重庆市实现“十二五”规划时的安全经济贡献率.     

突出煤渗透特性与应力耦合试验研究

 根据常规三轴具有突出倾向型煤的瓦斯渗流试验所获得的瓦斯渗流速度–围压和瓦斯渗流速度–轴压关系,分析具有突出倾向型煤中的瓦斯渗流速度变化与应力的耦合关系,建立一定瓦斯压力下瓦斯渗流速度与围压、轴压的关系式,建立应力–渗透系数方程。结果表明：瓦斯压力和轴压一定时,瓦斯渗流速度随着围压的升高逐渐降低,为二阶曲线关系;当瓦斯压力和围压一定时,瓦斯在型煤中的渗流速度随着轴压的升高呈四阶曲线关系,且型煤破坏后的瓦斯渗流速度大于型煤起始渗流速度。基于试验结果,提出瓦斯渗流困难应力点这一特征值,该参数对预防煤与瓦斯突出事故、提高瓦斯抽采效率具有一定意义。     

基于塑性应变梯度理论的材料失稳型冲击地压触发判据

为研究材料失稳型冲击地压失稳的发生判据,开展了摄像实时观测情况下,煤体受端部位移约束的冲击倾向性煤体压缩破坏实验。首先,探索了实验室尺度下冲击煤体的破裂特征,然后采用有限元数值分析的方法对比分析了工程尺度下煤体发生冲击地压前的破裂趋势。最终基于实验和数值分析结果,建立了塑性应变梯度理论下的材料失稳型冲击地压的触发判据。冲击煤体压缩破坏实验结果表明:端部约束煤体发生破坏时,煤体呈现冲击破坏的特点,并分阶段发展,每个阶段都伴随着不同程度的声音信号与相关的特征信息。当应力达到强度的60%时,有少量煤体喷射;达到78%以上时,较多的煤体发生冲击,具有明显的喷射特点;接近峰值强度时,有大量煤体臌出,但无喷射特点。煤体破裂形式整体上表现为拉剪混合破裂,形成的破裂面呈内凹三角形状,与冲击地压现场煤体破裂面类似,表明实验结果具有一定的参考意义。不同高径比的煤体破坏的峰值强度略有不同,小高径比煤样的抗压强度稍大、破裂面内凹深度减小。采用有限元数值分析方法显示,巷道侧壁围岩容易在巷道变形过程中形成内凹三角形状的塑性变形集中带,从而在冲击地压发生中形成三角状的破裂面。基于内凹破裂面形态和塑性应变梯度理论,采用应变软化本构,从静力平衡和能量平衡角度,建立了煤体发生破坏前材料冲击失稳的判定准则。     

增压式脉冲水射流多脉冲特性试验研究

射流尖端产生的水锤效应有助于硬岩的高效破碎.为进一步明确增压式脉冲水射流初始脉冲(射流尖端)特性,基于超高速成像系统,开展增压式脉冲水射流流场信息采集试验,并以晕轮为标记点,对射流多脉冲尖端的瞬时速度和穿透距离进行定量表征.结果表明：增压式脉冲水射流在单周期传播过程中孕育多重脉冲特征,多脉冲通过追逐-逼近及覆盖动态竞争成为初始脉冲,初始脉冲最大速度发生于第2脉冲之中.同时,多脉冲动态竞争导致射流存在“双峰”水锤优靶点,随着预定冲蚀靶距的增加,初始脉冲峰值速度发生位置由第1脉冲迁移至第2脉冲,这即意味着水锤优靶点由近喷嘴第1靶点迁移至远喷嘴第2靶点.研究结果为进一步利用增压式脉冲水射流初始脉冲提供依据和参考.     

煤岩全应力–应变过程中瓦斯流动特性试验研究

 利用AG–250kNI电子精密材料试验机,配合自制煤岩三轴蠕变瓦斯渗流装置,对煤岩全应力–应变过程中的瓦斯流动特性进行试验研究,得出煤岩在全应力–应变过程中瓦斯流动特性规律。试验结果表明：应变–瓦斯流动速度曲线与应力–应变曲线变化趋势具有相似性,且表现为少许滞后于应变的特点,这表明煤岩受载过程中的损伤演化决定着瓦斯在其内的流动特性,而瓦斯的吸附–解析过程及瓦斯在煤岩内流动需要时间是其表现出滞后性的主要原因。煤岩所受围压通过侧向压缩煤岩侧壁,导致其内部结构变化而对其所含瓦斯流动起到阻碍作用。进行2种不同粒径煤粉组成的煤岩比较试验,结果表明,其所含瓦斯流动特性差别较大,且颗粒组成较大的煤岩试件受外界条件影响较明显。     

基于能量耗散和声发射的岩石损伤本构模型

为了更好地研究单向受载下岩石的本构关系和损伤演化规律,利用泥岩的单向压缩和声发射试验,分析了岩石的变形特点、能量转化和声发射特征,在此基础上,分别建立考虑能量耗散和声发射的损伤演化方程,提出初始损伤和临界损伤的定义,构建了能够反映岩石压密过程和残余强度阶段的损伤本构模型,并通过单向压缩试验结果对比分析了两种损伤演化规律及理论损伤本构关系。研究结果表明,两种损伤演化规律基本一致,都经历损伤缓慢增加、加速增加和残余损伤3个阶段;材料参数分别影响应力强化、软化和整体应力-应变曲线;两种理论损伤本构关系均较好地反映了岩石的单向受载变形特征,从而证明了所建损伤本构模型符合实际。     

含水裂隙岩体本构模型及数值模型理论研究

基于莫尔-库仑模型,结合含水裂隙岩体的本构关系及演化方程,在FLAC3D提供的二次开发程序接口基础上,利用VC++程序语言实现了计算过程,并编译成动态链接库文件进行加载和调用,得到了含水裂隙岩体的数值模型。通过一个简单数值模拟实验,验证程序的适用性和有效性,并得出采用莫尔-库仑模型模拟出的结果比含水裂隙岩体本构模型的结果要偏于保守。将含水裂隙岩体的本构模型应用于一实际巷道的开挖围岩稳定分析中,其计算结果与现场监测的数据较吻合,再次验证了该含水裂隙岩体数值本构模型的正确性,可用于含水裂隙岩体巷道的稳定性分析。