煤矿安全开采可视化决策平台构建及核心算法研究

摘要

煤矿安全生产是关系到国家的财产和人民群众的生命、关系到和谐社会创建的一项非常重要的问题。本文通过对近年来我国煤矿安全事故发生起数、死亡人数、事故类别进行分析研究，发现采场及相关准备巷道推进产生的促使围岩向已采空间运动的“矿山压力”及其不同形式的“显现”，是煤矿顶板、瓦斯、冲击地压、透水及突水等重大事故和沉陷环境灾害的根源。因此，掌握在不同采动条件（包括采高、工作面长度及开采程序等）下，采动空间周围岩层运动破坏和应力场重新分布的规律，包括受采动影响参与运动和发生不同程度破坏的岩层范围及其应力大小分布的特征，以及在形成和发展过程中与相关事故和环境灾害间的关系，是煤矿重大事故和环境灾害控制的基础。
　　本文利用现代信息手段，结合煤矿安全开采技术，创建融采场参数计算、采动动态模拟、危险源警示为一体的煤矿安全开采可视化决策平台。本文详细论述了平台技术支撑体系的两大核心基础——采场立体空间结构模型基础与采场安全事故动力信息基础。建立了采场空间结构参数体系、力学模型、数学模型直至计算模型，着重研究了采动引起的瓦斯煤尘突出、顶板透水、底板突水、采煤工作面顶板支护、巷道支护、冲击地压等煤矿安全事故发生、发展变化规律，并建立其相关动力信息基础。
　　本文所取得的研究成果为把煤矿安全开采及重大事故的预测和控制从主要依靠统计经验决策推进到科学定量的发展阶段，实现了煤矿安全实施管理的信息化、生产决策的可视化，将推动矿山压力实用理论的进一步发展和工程实用。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

Contents

1 绪 论

1.1 论文的背景与意义

1.2 国内外研究动态

1.3 论文主要内容

1.4 论文研究方法与技术路线

1.5 论文章节结构

2煤矿安全开采可视化决策平台体系的构建

2.1煤矿安全开采可视化决策平台技术支撑体系

2.2煤矿安全开采可视化决策平台结构体系

2.3煤矿安全开采可视化决策平台功能体系

2.4煤矿安全开采可视化决策平台总流程

2.5煤矿安全开采可视化决策平台PDCA循环

2.6小结

3采场立体空间结构模型基础算法体系

3.1 采场立体空间结构模型概述

3.2 开采沉陷组（T1）算法及流程分析

3.3 裂断组（T2）算法及流程分析

3.4 冒落组（T3）算法及流程分析

3.5 煤层组（T4）算法及流程分析

3.6 底板组（T5）算法及流程分析

3.7 采场立体空间结构力学模型系统流程图

3.8 小结

4采场安全事故动力信息基础算法体系

4.1 瓦斯煤尘突出事故动力信息基础研究

4.2 采场顶板透水事故动力信息基础研究

4.3 采场底板突水事故动力信息基础研究

4.4 回采工作面顶板事故动力信息基础研究

4.5 回采巷道支护设计算法体系研究

4.6 冲击地压事故动力信息基础研究

4.7 小结

5煤矿安全开采可视化决策平台数据预处理

5.1 钻孔岩层强度参数取值分析

5.2 钻孔岩层参数选择灵敏度分析

5.3 其他岩体力学参数的确定

5.4 煤矿安全开采可视化决策平台PDCA反演研究

5.5小结

6煤矿安全开采可视化决策平台展示

6.1 煤矿安全开采可视化决策平台介绍

6.2 煤矿安全开采可视化决策平台应用实例

6.3 平台COM组件被其他软件系统的调用

6.4 小结

7 主要成果及结论

7.1论文主要成果

7.2 主要结论

致谢

攻读博士期间主要研究成果

参考文献