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《山东科技大学》 2007年
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煤与瓦斯突出的耦合灾变机制及非线性分析

赵志刚  
【摘要】: 本文运用理论分析、数值模拟和现场测试研究为一体的方法对煤与瓦斯突出的耦合灾变机制和非线性特征进行了研究。 利用ANSYS/LS-DYNA软件的隐式-显式分析功能对应力波作用下巷道围岩的响应进行数值模拟,研究了应力波对煤与瓦斯突出的诱发作用。在应力波的作用下,巷道围岩中交替出现拉应力和压应力,随着应力波峰值的增大,巷道围岩的应力数值出现不同程度的增大。 层裂体的形成和失稳破坏是煤与瓦斯突出发动的基本环节。运用断裂力学、有限元方法和自组织理论研究了瓦斯压力和应力波作用下单裂纹的扩展、相邻裂纹的贯通和层裂体的形成机理。研究发现,相邻的平行裂纹较易发生剪切贯通破坏和拉伸贯通破坏,影响裂纹贯通的因素有裂纹倾角、排列方式和间距;将卸载拉应力和瓦斯应力场产生的拉应力视为广义驱动力,探讨了裂纹演化过程中的非线性特征,统计表明,裂纹的长度与产生频率遵守幂率规则。 将煤与瓦斯突出的过程简化为层裂体在地应力与瓦斯压力的耦合作用下发生失稳的过程,对层裂体失稳的准静态过程进行了折迭突变分析,计算了煤与瓦斯突出时释放的能量和煤与瓦斯突出的强度;给出了双曲扁壳层裂结构的动力学方程的统一形式,发现随着动力扰动和瓦斯压力的增大,层裂体的演化经历了从周期1、周期2、周期3到混沌的过程。 进行了煤与瓦斯突出的混沌动力学唯象研究,基于现场实测数据识别出煤与瓦斯突出孕育过程中的混沌吸引子,利用C-C方法计算了时间延迟和嵌入维数,发现有突出危险的瓦斯浓度监测序列的△(?)-τ_s曲线与无突出危险的△(?)-τ_s曲线存在明显的不同;计算了关联维数和最大Lyapunov指数,发现突出的危险性与瓦斯浓度时间序列的关联维数和最大Lyapunov指数有较强的关联性。 基于混沌理论,对煤与瓦斯突出孕育过程中的监测数据序列预测方法进行了研究,研究表明,全域法、零阶局域法的预测精度较低,而一阶加权局域法和基于Lyapunov指数的预测方法预测精度较高。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD713

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【引证文献】
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1 陈建;贾恒义;;立井揭突出煤层工作面消突效果检验[J];煤炭技术;2012年03期
【参考文献】
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1 张宏伟,李胜,陈学华;GIS技术在瓦斯动力灾害预测中的应用[J];安全与环境学报;2002年01期
2 张宏伟,李胜,袁亮,刘永庆;潘一矿煤与瓦斯突出危险性模式识别与概率预测[J];北京科技大学学报;2005年04期
3 丁涛,周惠成;混沌时间序列局域预测模型及其应用[J];大连理工大学学报;2004年03期
4 朱连山;煤与瓦斯突出机理浅析[J];矿业安全与环保;2002年02期
5 黄润秋;许强;;突变理论在工程地质中的应用[J];工程地质学报;1993年01期
6 秦四清;王思敬;;煤柱-顶板系统协同作用的脆性失稳与非线性演化机制[J];工程地质学报;2005年04期
7 闫东明;林皋;;双向应力状态下混凝土的动态压缩试验研究[J];工程力学;2006年09期
8 余学文;包忠有;;混凝土材料损伤协同演化及其热弹性不稳定性[J];华东交通大学学报;2006年01期
9 胡千庭;高效防治煤与瓦斯突出技术的研究[J];淮南工业学院学报;2002年04期
10 赵贵兵,石炎福,段文锋,余华瑞;从混沌时间序列同时计算关联维和Kolmogorov熵[J];计算物理;1999年03期
【共引文献】
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1 曾庆海;马中军;王艺霖;;引入混沌理论的混凝土中氯离子传输机理研究[J];四川建筑科学研究;2007年01期
2 刘慧卿;周国峰;张先起;;空调负荷混沌特性分析与预测[J];四川建筑科学研究;2009年05期
3 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期
4 冯磊;刘红彬;彭培火;王会杰;盛国华;李康乐;鞠杨;;高强与活性粉末混凝土尺寸效应的分析[J];四川建筑科学研究;2010年03期
5 孙洪泉;张翔;王毅欣;丁俊;;混凝土损伤力学中的分形应用研究[J];四川建筑科学研究;2011年01期
6 丁俊;孙洪泉;;优化分形维数计算方法[J];四川建筑科学研究;2011年05期
7 蔡如法;童校长;;穿层钻孔掏穴增透强化抽采瓦斯技术研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年04期
8 李效军;王立功;;刘桥一矿瓦斯地质规律研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年05期
9 禹业挺;余陶;邓中;肖峻峰;;突出煤层穿层钻孔增透强化抽采瓦斯消突效果研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年06期
10 张小娟;高敏华;郭兴芬;;库尔勒市土地利用效益耦合关系研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年11期
【同被引文献】
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1 陈安;;应急管理的机理体系[J];安全;2007年06期
2 陈婷;田水承;董智杭;从常奎;;煤矿人因组织错误事故致因研究[J];安全;2008年03期
3 胡湘渝,张德良;易燃混合气体爆炸完全基元反应模型数值模拟[J];安全与环境学报;2001年05期
4 冯长根,陈林顺,钱新明;点火位置对独头巷道中瓦斯爆炸超压的影响[J];安全与环境学报;2001年05期
5 刘明举,刘彦伟,何学秋,王恩元;用电磁辐射法预测煤与瓦斯突出的实验理论基础[J];安全与环境学报;2003年04期
6 蔡成功,景国勋;模糊综合评判法预测煤与瓦斯突出强度的研究[J];安全与环境学报;2004年02期
7 李凡修,陆晓华,梅平,陈武;煤矿安全预评价的集对分析模型及应用[J];安全与环境学报;2005年01期
8 田水承;王莉;李红霞;;基于SPA模型的煤矿瓦斯危险源风险评价[J];安全与环境学报;2006年06期
9 谭家磊;李崇山;张习军;肖国清;;矿井通风系统BP网络评价法的可行性研究[J];安全与环境学报;2006年S1期
10 何龙庆;林继成;石冰;;菲克定律与扩散的热力学理论[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2006年04期
【二级引证文献】
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1 李晓泉;尹光志;;含瓦斯煤的有效体积应力与渗透率关系[J];重庆大学学报;2011年08期
2 张淑同;;煤与瓦斯突出模拟试验综述与展望[J];矿业安全与环保;2014年01期
3 聂百胜;戴林超;李海龙;;基于ADI方法的煤与瓦斯突出浓度分布规律研究[J];矿业工程研究;2011年02期
4 江丙友;林柏泉;朱传杰;沈春明;翟成;;瓦斯爆炸冲击波在采煤工作面巷网中传播特性的数值模拟[J];煤炭学报;2011年06期
5 刘星光;高峰;张志镇;邢燕;李玺茹;;考虑损伤的含瓦斯煤有效应力方程[J];科技导报;2013年03期
6 赵武强;魏夕合;唐兵;许春兆;;突出与冲击地压煤层工作面预测敏感指标研究[J];金属矿山;2013年07期
7 屈永安;;煤层突出与冲击耦合致灾机理与事故分析[J];现代矿业;2013年05期
8 潘卫东;李德林;宋文博;;坚硬覆岩顶板条件下动力灾害危险性分析[J];煤炭工程;2014年01期
9 王莉;李红霞;田生;申林;;瓦斯爆炸3类危险源评价指标优化[J];西安科技大学学报;2011年06期
10 张晓亮;罗文广;;多传感器数据融合技术在室内环境品质监控系统中的应用[J];仪表技术与传感器;2012年02期
【二级参考文献】
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1 李玉,黄梅,廖国华,张连城,关杰;冲击地压发生前微震活动时空变化的分形特征[J];北京科技大学学报;1995年01期
2 廖明,张文明,方湄,冯雅丽;时间序列分形特征的判别[J];北京科技大学学报;1998年05期
3 孟祥跃;丁雁生;俞善炳;谈庆明;;一维含气多孔介质突然卸载破坏引起渗流变化的实验研究[J];爆炸与冲击;1997年01期
4 蒋伟进,许宇胜,彭召意,孙星明,刘超;混沌时间序列的优化预测模型及算法研究[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年04期
5 钟本善,何昌礼,杨忠民;复杂构造地区的SVD去噪技术[J];成都理工学院学报;2000年01期
6 施泽进,罗蛰潭,彭大钧,贺振华,冯文光,王英民;自组织临界现象楔状体构造初探[J];成都理工学院学报;1995年01期
7 邹晓红;基于TFBP网络的人脸皮肤纹理识别方法[J];传感技术学报;2005年02期
8 李国强,邓学钧;水泥混凝土微裂纹演化的混沌分析[J];重庆交通学院学报;1996年01期
9 梁志珊,陈建华,刘哲;基于人工神经网络的自适应电力系统短期负荷预测[J];东北电力学院学报;1994年01期
10 冯夏庭,赵洪波;岩爆预测的支持向量机[J];东北大学学报;2002年01期
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1 白军全;;谈谈松动爆破在防治煤与瓦斯突出中的应用[J];煤炭工程;2006年04期
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3 焦长军;;利民煤矿防治煤与瓦斯突出设计要点[J];煤炭技术;2010年08期
4 ;国家安全监管总局 国家煤矿安监局关于近期较大以上煤与瓦斯突出事故的通报[J];国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局公告;2010年09期
5 陈龙;;煤与瓦斯突出防治技术应用与发展[J];煤矿现代化;2010年05期
6 刘垒;杨胜强;赵磊;刘杰;;BP神经网络在煤与瓦斯突出预测中的应用[J];煤炭科技;2011年02期
7 许荣庆;;掘进上山眼用震动放炮诱导瓦斯突出[J];煤炭科学技术;1977年01期
8 吴海清;;模糊数学在预测煤与瓦斯突出中的应用[J];陕西煤炭;1992年04期
9 李军涛,杨建军;浅谈煤与瓦斯突出的防治措施[J];煤矿安全;2005年09期
10 沈五名,王孝有;综采工作面瓦斯综合治理技术措施及效果[J];矿业安全与环保;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐东方;周松元;陈小辉;;白山坪煤矿突出分区的地质因素分析[A];瓦斯地质基础与应用研究[C];2011年
2 胡春云;;淮南矿区煤与瓦斯突出情况简析[A];2002年全国瓦斯地质学术年会纪要[C];2002年
3 王英汉;柯福奎;;西马煤矿煤与瓦斯突出同地质因素的关系[A];瓦斯地质新进展[C];2001年
4 汪宗华;尹怀德;金春和;;英岗岭矿区煤与瓦斯突出相关因素浅析[A];瓦斯地质研究与应用——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第三次全国瓦斯地质学术研讨会[C];2003年
5 张明杰;殷德银;郭启明;;鹤壁矿区非放炮诱导煤与瓦斯突出原因分析及防治措施[A];2004年全国瓦斯地质年会学术交流论文集[C];2004年
6 杨陆武;彭立世;;以煤体结构为基础的煤与瓦斯突出简化力学模型[A];瓦斯地质新进展[C];2001年
7 王秀全;何卓军;;浅析新槐井田地质因素对煤与瓦斯突出的影响[A];瓦斯地质研究与应用——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第三次全国瓦斯地质学术研讨会[C];2003年
8 苏广福;邓相武;付汉东;;滴道盛和煤矿立井煤与瓦斯突出地质原因分析[A];基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术[C];2009年
9 蔡成功;;煤与瓦斯突出三维模拟理论及实验研究[A];瓦斯地质研究与应用——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第三次全国瓦斯地质学术研讨会[C];2003年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李彩琴;老问题不除 新事故难断[N];中华合作时报;2010年
2 符成生;继续科学施救 吸取教训 举一反三 确保安全生产[N];宜春日报;2010年
3 周春荣;纳雍县安委办发表公开信强调“15条”[N];贵州政协报;2009年
4 本报记者 符文华;千方百计开展救援 妥善做好善后工作[N];楚雄日报(汉);2009年
5 ;4起煤矿特别重大事故原因及查处进展情况[N];中国煤炭报;2008年
6 记者 秦力文 蔡岩红;3人被刑事拘留2人被停职[N];法制日报;2009年
7 ;关于坚持安全发展加强安全工作的决议[N];重庆日报;2009年
8 记者 赵阳;最高检派员介入调查[N];法制日报;2010年
9 记者刘耀平 王扬;调查显示“四不”问题突出[N];中国煤炭报;2010年
10 李毅记者 张煜 曹琨;抓好煤与瓦斯突出防治工作[N];六盘水日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵志刚;煤与瓦斯突出的耦合灾变机制及非线性分析[D];山东科技大学;2007年
2 单智勇;煤巷掘进煤与瓦斯突出事故抑制技术研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
3 吴祥;煤与瓦斯突出事故链控制及应用研究[D];中国矿业大学;2010年
4 邓明;煤与瓦斯突出早期辨识与实时预警技术研究[D];安徽理工大学;2010年
5 马玉林;煤与瓦斯突出逾渗机理与演化规律研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
6 魏风清;煤与瓦斯突出的物理爆炸模型及预测指标研究[D];河南理工大学;2010年
7 孟筠青;煤层高压脉动注水防治煤与瓦斯突出理论与技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
8 杨守国;煤与瓦斯突出判识及灾害气体运移规律研究[D];重庆大学;2011年
9 覃道雄;极复杂条件下煤与瓦斯突出规律及综合治理技术[D];中国矿业大学(北京);2013年
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1 高争;平煤十二矿突出案例专家咨询系统研究[D];河南理工大学;2010年
2 李志永;基于SVM的煤与瓦斯突出区域分类预测模型研究[D];太原科技大学;2010年
3 王鹏;基于非线性理论的煤与瓦斯突出预测技术研究[D];西安科技大学;2010年
4 徐学锋;地质构造对煤与瓦斯突出的影响研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
5 温彦良;地质动力区划和分形理论在煤与瓦斯突出区域预测中的应用[D];辽宁工程技术大学;2004年
6 任树鑫;突变理论及突变级数法在煤岩体失稳问题中的应用[D];西安科技大学;2010年
7 张超;煤巷掘进中深孔松动控制爆破防治煤与瓦斯突出技术的研究[D];中国地质大学(北京);2005年
8 王燕杰;基于模糊物元分析的煤与瓦斯突出预测[D];太原理工大学;2011年
9 韩光;煤和瓦斯突出的气固耦合机理及分析[D];辽宁工程技术大学;2005年
10 蔡晓明;基于地理信息系统的煤矿瓦斯突出预测研究[D];昆明理工大学;2006年
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