分形理论在煤矿安全事故分析中的应用

摘要

煤矿生产系统是一个非常复杂的非线性系统,事故的发生是多种不确定因素的影响因素耦合作用的结果。本文主要应用分形理论对我国煤矿安全事故的空间分布规律进行分析,研究了2001-2005年间每年所发生的所有煤矿安全事故、顶板事故及瓦斯事故在空间分布的分形特征;运用 R/S分析法分析了2003-2005年间我国煤矿安全事故的时间序列特征,研究了煤矿安全事故在时间上的相关性。
　　2001-2005年间我国所有煤矿安全事故、顶板事故、瓦斯事故的空间分布特征具有相似性,主要分布在东部的山西、甘肃、河北、湖南、贵州、江西等地区,西部地区则主要集中在新疆地区。事故分布主要与煤矿资源分布情况、地区经济水平、生产技术水平以及安全生产监督管理等有关,可根据事故分布的特征制定相应的对策措施。
　　2001-2005年间我国所有煤矿安全事故、顶板事故、瓦斯事故的空间分布都服从分形分布,且具有双分形特征,存在有两个无标度区间。无标度区间的平均分界点分别为84km、65.2km、69.4km,小于分界点的为第一区间,大于分界点的为第二区间。第一区间的分形维数D1平均值分别为0.4995、0.3683、0.2568,第二个无标度区间的分维值 D2分别为1.1125、0.8315、0.6974。第二个无标度区间事故的空间分布的复杂性大于第一个无标度区间,所有安全事故在空间上分布比顶板事故及瓦斯事故分布复杂,顶板事故的分布也要比瓦斯事故分布复杂。
　　应用R/S分析法对我国煤矿2003-2005年以月为单位的顶板事故、瓦斯事时间序列的分形特征分析,得到顶板事故和瓦斯事故时间序列的H值分别为0.7763、0.8796,都大于0.5,具有明显的正相关性,说明安全事故的时间序列具有较强的时间持续性。煤矿顶板事故、瓦斯事故过去是递减趋势,表明未来也是递减趋势。

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第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 煤矿安全事故研究现状

1.3 研究内容及创新之处

第二章 分形理论及其应用

2.1 分形理论概述

2.2 分形维数及测定

2.3 分形理论的发展及应用

第三章 我国煤矿事故的空间分布分形特征

3.1 我国煤矿安全事故空间分布分形分析方法

3.2 我国煤矿所有安全事故的空间分布分形特征

3.3 顶板事故空间分布分形特征

3.4 瓦斯事故空间分布分形研究

3.5 本章小结

第四章 煤矿安全事故时间序列的R/S分析

4.1 事故的时间序列特征

4.2 R/S分析方法

4.3 顶板事故时间序列分析

4.4 对瓦斯事故时间序列分析

4.5 本章小结

第五章 结论

5.1 结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢