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第1章 煤矿瓦斯灾害预警概述1

1.1 研究背景和意义1

1.2 预警理论概述2

1.3 国内外研究现状3

1.3.1 预警机制3

1.3.2 预警指标体系4

1.3.3 预警模型4

1.3.4 运行保障机制6

1.3.5 瓦斯参数变化规律6

1.3.6 煤矿瓦斯灾害预警8

1.4 瓦斯灾害预警研究中存在的问题10

1.5 本书的主要内容10

1.6 本章小结12

参考文献12

第2章 煤矿瓦斯灾害预警的理论基础17

2.1 危机管理理论17

2.2 瓦斯灾害理论22

2.2.1 矿井瓦斯来源22

2.2.2 瓦斯爆炸23

2.2.3 煤与瓦斯突出26

2.3 系统非优理论29

2.4 系统控制论30

2.5 安全科学理论31

2.5.1 事故致因理论32

2.5.2 系统安全性分析33

2.5.3 系统安全性评价35

2.5.4 系统安全性预测38

2.5.5 系统危险控制技术40

2.6 本章小结43

参考文献44

第3章 “三软”煤层基础参数测定45

3.1 GC矿井概况45

3.1.1 矿井位置和交通45

3.1.2 井田范围46

3.1.3 地形地貌46

3.1.4 老窑46

3.2 GC矿地质构造特征46

3.2.1 矿井地质条件46

3.2.2 煤层和煤质50

3.2.3 开拓开采及工程地质50

3.2.4 水文地质51

3.2.5 矿井瓦斯、煤尘爆炸及自燃指标测定52

3.3 采样地点概述52

3.4 煤岩物理力学性质测定54

3.5 煤层瓦斯基础参数测定57

3.5.1 煤的破坏类型57

3.5.2 煤体坚固性系数57

3.5.3 瓦斯放散初速度58

3.5.4 煤层瓦斯含量58

3.5.5 煤层瓦斯压力59

3.5.6 煤层瓦斯有效抽放半径62

3.5.7 煤层透气性系数及百米钻孔瓦斯流量衰减系数66

3.6 本章小结70

参考文献71

第4章 煤矿瓦斯灾害的预警机制72

4.1 煤矿瓦斯灾害预警系统的组成72

4.1.1 煤矿瓦斯灾害预警的管理对象72

4.1.2 煤矿瓦斯灾害预警的目标体系73

4.1.3 煤矿瓦斯灾害预警的基本内容73

4.2 煤矿瓦斯灾害预警机制及系统目标76

4.2.1 煤矿瓦斯灾害预警的基本机制76

4.2.2 煤矿瓦斯灾害预警系统的目标76

4.3 煤矿瓦斯灾害预警管理体系78

4.3.1 预警监测系统78

4.3.2 预警管理系统78

4.3.3 预警信息系统79

4.4 煤矿瓦斯灾害预警系统的要求80

4.5 本章小结82

参考文献82

第5章 “三软”煤层瓦斯参数变化规律分析83

5.1 煤层瓦斯压力场方程分析83

5.1.1 径向不稳定流83

5.1.2 球向稳定流88

5.1.3 球向不稳定流89

5.1.4 瓦斯压力场方程小结90

5.2 煤层瓦斯参数变化规律的量化分析90

5.2.1 采煤工作面前方支承压力方程92

5.2.2 采煤工作面前方瓦斯压力方程98

5.2.3 GC煤矿煤层瓦斯参数的实际应用99

5.2.4 煤层瓦斯参数变化规律小结101

5.3 煤层瓦斯流动方程分析102

5.3.1 瓦斯流动的椭圆形模型102

5.3.2 FLAC3D模拟104

5.3.3 椭球体分析105

5.3.4 煤层瓦斯流动方程106

5.3.5 煤层瓦斯流动方程的应用112

5.4 本章小结114

参考文献115

第6章 “三软”煤层瓦斯灾害预警的指标体系116

6.1 预警指标体系建立的原则116

6.2 “三软”煤层瓦斯灾害的事故树分析117

6.2.1 事故树分析方法117

6.2.2 煤与瓦斯突出事故树分析120

6.3 瓦斯爆炸灾害预警的指标体系123

6.3.1 瓦斯爆炸的条件123

6.3.2 影响瓦斯爆炸发生的因素123

6.3.3 瓦斯爆炸灾害预警的指标体系126

6.4 煤与瓦斯突出灾害预警的指标体系126

6.4.1 煤与瓦斯突出区域预测126

6.4.2 工作面突出危险性预测129

6.4.3 突出预测敏感指标及其临界值确定方法133

6.4.4 煤与瓦斯突出预警指标体系134

6.5 本章小结135

参考文献135

第7章 煤矿瓦斯灾害预警模型137

7.1 基于综合权系数—可拓理论的动态预警模型137

7.1.1 利用AHP确定预警指标的权重137

7.1.2 基于临界重要度的权系数141

7.1.3 综合权系数142

7.1.4 煤矿瓦斯灾害预警的可拓模型142

7.2 基于粗糙集-属性数学的综合预警模型146

7.2.1 利用粗糙集理论确定预警指标的客观权重146

7.2.2 基于属性数学的综合预警模型148

7.3 基于神经网络的综合预警模型151

7.3.1 人工神经网络的基本原理151

7.3.2 基于BP神经网络预警的基本步骤155

7.4 基于模糊数学的综合预警模型156

7.4.1 模糊数学的基础知识156

7.4.2 模糊综合预警模型158

7.5 改进的灰色关联预警模型161

7.5.1 灰色系统理论概述161

7.5.2 改进的灰色关联模型161

7.6 TOPSIS预警模型164

7.6.1 TOPSIS方法概述164

7.6.2 TOPSIS预警模型164

7.7 本章小结166

参考文献166

第8章 煤矿瓦斯灾害预警的管理组织机制168

8.1 煤矿瓦斯灾害预警管理系统的组织模型168

8.1.1 预警管理系统的构建原则与目标168

8.1.2 瓦斯灾害预警管理系统的功能171

8.2 煤矿瓦斯灾害预警管理系统的功能体系重构172

8.2.1 新功能体系的内容构成173

8.2.2 煤矿企业安全管理机制重构的设计177

8.2.3 新型煤矿企业安全生产机制的职能分析179

8.2.4 预警系统同其他管理系统的组织关系180

8.3 煤矿瓦斯灾害预警管理系统的运转模式和运行机制182

8.3.1 煤矿瓦斯灾害预警管理系统的运转模式182

8.3.2 煤矿瓦斯灾害预警管理系统的运行机制183

8.4 煤矿瓦斯灾害预警管理系统的组织机构与组织方法184

8.4.1 组织机构的模式及其构成184

8.4.2 预警管理职能的分配184

8.4.3 煤矿瓦斯灾害预警管理系统的组织方法185

8.5 煤矿瓦斯灾害预警管理系统的监控机制与管理制度体系188

8.5.1 煤矿瓦斯灾害预警管理系统的监控机制188

8.5.2 煤矿瓦斯灾害预警管理制度体系189

8.6 本章小结190

参考文献191

第9章 煤矿瓦斯灾害的预控对策192

9.1 矿井瓦斯涌出及治理192

9.1.1 矿井瓦斯生成与赋存192

9.1.2 矿井瓦斯涌出量194

9.1.3 矿井瓦斯等级划分195

9.1.4 矿井瓦斯涌出的治理198

9.2 瓦斯喷出及其预防201

9.2.1 瓦斯喷出的分类及其特点201

9.2.2 瓦斯喷出的预防202

9.3 煤与瓦斯突出灾害控制对策204

9.3.1 防治突出措施206

9.3.2 防治突出措施效果检验209

9.3.3 安全防护措施209

9.4 矿井瓦斯爆炸灾害预控211

9.4.1 矿井瓦斯爆炸事故的原因分析211

9.4.2 矿井瓦斯爆炸的预控对策212

9.5 本章小结216

参考文献216

第10章 瓦斯事故抢险救灾预警系统设计与开发217

10.1 系统结构217

10.1.1 平台架构217

10.1.2 管理层次217

10.2 系统应用环境及特点217

10.2.1 硬件环境218

10.2.2 软件环境218

10.2.3 系统的特点218

10.3 瓦斯事故抢险救灾预警系统的功能219

10.3.1 机构管理220

10.3.2 隐患信息管理220

10.3.3 统计分析224

10.3.4 应急预案226

10.3.5 事故管理231

10.3.6 系统管理232

10.4 本章小结239

参考文献240

第11章 “三软”煤层煤与瓦斯突出预警实例分析241

11.1 GC煤矿“三软”煤层煤与瓦斯突出预警分析241

11.1.1 煤与瓦斯突出预警指标的权系数241

11.1.2 基于综合权系数——可拓理论的预警分析243

11.1.3 预控对策245

11.2 应急救援245

11.2.1 事故报告程序245

11.2.2 瓦斯事故应急救援预案245

11.2.3 煤与瓦斯突出事故应急救援预案251

11.3 本章小结257

参考文献257