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內(nèi)容簡介

　　煤與瓦斯突出是含瓦斯煤巖體在采掘活動擾動下發(fā)生的極其復(fù)雜的災(zāi)害動力現(xiàn)象，屬于復(fù)雜非線性動力系統(tǒng)在時(shí)空演化過程中的災(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)場測定方法；分析了煤與瓦斯突出過程及其突變特征，通過突出模擬試驗(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；針對突出危險(xiǎn)的重要前兆信息：煤體瓦斯涌出量的動態(tài)變化，通過數(shù)值模擬和理論研究，分析了鉆孔瓦斯動態(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)測模型，為突出危險(xiǎn)性預(yù)測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、研究生和高年級本科生參考使用。

作者簡介

　　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、中國礦業(yè)大學(xué)青年學(xué)術(shù)帶頭人。1992年畢業(yè)于中國礦業(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年于中國礦業(yè)大學(xué)測繪科學(xué)與技術(shù)博士后科研流動站出站。2005年12月至2006年12月國家公派赴澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織勘探與采礦研究所（Australia CSIRO Exploration & Mining）做訪問學(xué)者。先后共主持或作為主要成員參加國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目、973國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等國家和省部級科研課題15項(xiàng)、企業(yè)委托科研課題20余項(xiàng)；獲省部級科技獎勵一等獎2項(xiàng)、二等獎2項(xiàng)、三等獎3項(xiàng)、全國煤炭教育優(yōu)秀成果一等獎1項(xiàng)；出版專著2部，其中1部獲第十屆江蘇省優(yōu)秀圖書獎一等獎；發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，其中EI收錄20余篇、ISTP收錄10余篇；獲國家發(fā)明專利1項(xiàng)、實(shí)用新型專利2項(xiàng)；是第十屆霍英東青年教師基金獲得者，江蘇省高校優(yōu)秀共產(chǎn)黨員，江蘇省新長征突擊手，第十屆徐州市十大杰出青年。

圖書目錄

1 緒論
　1.1 礦井煤巖瓦斯動力現(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)測研究現(xiàn)狀
　　1.5.1 煤與瓦斯突出區(qū)域預(yù)測
　　1.5.2 工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測
　　1.5.3 突出預(yù)測敏感指標(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)場測定方法
　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)場測定方法
　　2.3.1 鉆孔法測定煤體強(qiáng)度的原理和方法
　　2.3.2 實(shí)驗(yàn)分析
　　2.3.3 現(xiàn)場實(shí)測分析
3 煤與瓦斯突出過程及其突變特征
　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 煤與瓦斯突出過程實(shí)測
3.3 煤與瓦斯突出的起動和發(fā)展機(jī)制
3.4 煤與瓦斯突出過程的突變特征
　　3.4.1 突出起動過程的突變勢函數(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)生千噸級突出的瓦斯壓力最小值的統(tǒng)計(jì)規(guī)律
4 鉆孔瓦斯動態(tài)涌出的非線性特征
4.1 概述
4.2 鉆孔瓦斯動態(tài)涌出量的理論計(jì)算模型
　　4.2.1 鉆孔瓦斯連續(xù)動態(tài)涌出過程的基本特點(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)定流動微分方程
　　4.2.4 鉆孔瓦斯動態(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 鉆孔瓦斯動態(tài)涌出數(shù)值模擬程序及其驗(yàn)證
4.3 鉆孔瓦斯動態(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)際打鉆過程中瓦斯動態(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 對實(shí)測鉆孔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)測方法
　　6.2.1 突出危險(xiǎn)性BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型
　　6.2.2 預(yù)測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)測模型的試驗(yàn)驗(yàn)證
　　6.3.1 試驗(yàn)結(jié)果對模型的驗(yàn)證
　　6.3.2 四因素對突出的影響程度
　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
　　6.4.3 結(jié)果分析
參考文獻(xiàn)