本文關(guān)鍵詞：煤礦井下水害漫延及避災(zāi)路線問題的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近些年來(lái),礦井水害事故發(fā)生率一直居高不下,威脅職工生命安全,也給企業(yè)財(cái)產(chǎn)帶來(lái)慘重的代價(jià)。為了使井下工作人員在突水時(shí)安全逃生,一方面需要系統(tǒng)地研究水流在巷道復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的漫延規(guī)律,建立相應(yīng)的仿真模型;另一方面需要根據(jù)漫延規(guī)律制定相應(yīng)的避災(zāi)路線,以最大程度地保證職工的生命安全,降低給企業(yè)帶來(lái)的損失。為此,本文主要從兩個(gè)方面,即礦井水害漫延的數(shù)值模擬和礦井下避災(zāi)路線最短路徑問題,開展了相關(guān)的研究。具體研究的內(nèi)容包括:(1)為了對(duì)井下水害漫延進(jìn)行仿真,本文首先對(duì)巷道突水的變化過程進(jìn)行了分析。分析發(fā)現(xiàn),根據(jù)突水影響因素在不同時(shí)間段對(duì)水流速度的影響不同,巷道中水流的漫延過程可分成兩個(gè)階段:初期動(dòng)態(tài)變化階段及動(dòng)態(tài)平衡階段。初期動(dòng)態(tài)變化階段存在于突水發(fā)生的初期,此階段的特點(diǎn)是巷道中水流的速度以及水位標(biāo)高都會(huì)動(dòng)態(tài)發(fā)生變化。一段時(shí)間過后,巷道中的水流會(huì)到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡階段。動(dòng)態(tài)平衡階段的特點(diǎn)是巷道水位標(biāo)高幾乎達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,突水漫延速度基本上不會(huì)隨單位時(shí)間突水量的變化而發(fā)生變化。(2)為了模擬井下水害的漫延情況,本文開展了基于格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)的水害漫延模型構(gòu)建研究。首先對(duì)LBM用于井下水害漫延的可行性進(jìn)行了分析論證;基于此建立了相應(yīng)的突水漫延模型。所構(gòu)建的模型可用于井下幾種比較常見的巷道結(jié)構(gòu):直巷道、“Y”型巷道以及“+”型巷道等。進(jìn)而針對(duì)“Y”型巷道角度不唯一的情況,提出了一種新的耦合邊界的方法。通過實(shí)驗(yàn)仿真,并與comsol軟件的模擬結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了本文所構(gòu)建模型的可行性。(3)針對(duì)井下突水漫延趨勢(shì)分析時(shí)最短路徑查找問題,本文給出了一種基于離散螢火蟲算法的突水漫延最短路徑查找方法。該算法通過采用轉(zhuǎn)移概率初始化的方法初始化螢火蟲個(gè)體,重新定義了螢火蟲的空間距離、最大熒光亮度和相對(duì)熒光亮度等,使得螢火蟲個(gè)體的狀態(tài)可表示一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的有效路徑。為了增加解的多樣性以及防止計(jì)算的結(jié)果陷入局部最優(yōu)解,以一定概率對(duì)螢火蟲代表的路徑執(zhí)行擾動(dòng)操作。經(jīng)過多次迭代計(jì)算后,可得到所要求解的最短路徑。(4)本文提出了一種可用于突水漫延最短路徑查找的模擬植物生長(zhǎng)算法,該方法用每個(gè)生長(zhǎng)點(diǎn)來(lái)代表一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的有效路徑。因?yàn)椴捎帽壤x擇策略,所以目標(biāo)函數(shù)值越優(yōu)的個(gè)體越容易被選擇優(yōu)先生長(zhǎng)。通過不斷選擇新基點(diǎn),然后以這些基點(diǎn)為基礎(chǔ)產(chǎn)生新的樹枝生長(zhǎng)點(diǎn)。以此往復(fù),多次計(jì)算后得到的最優(yōu)解就是所要求的井下最短路徑。最后,通過理論上可行性分析以及仿真計(jì)算,驗(yàn)證了該方法可以用來(lái)求解井下最短路徑問題。
【關(guān)鍵詞】：礦井水害漫延模擬 礦井下最優(yōu)避災(zāi)路線 格子Boltzmann方法 離散螢火蟲算法 模擬植物生長(zhǎng)算法
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD745;TP18
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 選題背景及其研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 存在問題13-14
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 1.4 本章小結(jié)16-18
• 第二章 礦井突水漫延及避災(zāi)路線相關(guān)理論與技術(shù)18-36
• 2.1 礦井突水漫延相關(guān)理論與技術(shù)18-30
• 2.1.1 格子氣自動(dòng)機(jī)18-20
• 2.1.2 LBM20-30
• 2.2 礦井避災(zāi)路線相關(guān)理論與技術(shù)30-34
• 2.2.1 巷道網(wǎng)絡(luò)的表示30
• 2.2.2 影響巷道路徑權(quán)重的因素30-32
• 2.2.3 輪盤選擇法32
• 2.2.4 基本Dijkstra算法32-33
• 2.2.5 應(yīng)用AAA求解最短路徑問題33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第三章 基于LBM的井下突水漫延仿真研究36-48
• 3.1 井下巷道結(jié)構(gòu)的抽象36-37
• 3.2 巷道突水的變化過程分析37-38
• 3.3 單個(gè)直巷道的突水漫延模型38-39
• 3.3.1 D2G9模型38
• 3.3.2 數(shù)值模擬38-39
• 3.4 “Y”型巷道的突水漫延模型39-45
• 3.4.1 簡(jiǎn)單“Y”型巷道的突水漫延模型40-43
• 3.4.2 數(shù)值模擬43-45
• 3.5 “+”型巷道的突水漫延模型45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-48
• 第四章 群智能算法在井下最短路徑問題中的研究48-70
• 4.1 煤礦井下巷道網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)48
• 4.2 基于離散螢火蟲算法求解井下最短路徑48-59
• 4.2.1 螢火蟲算法原理49-51
• 4.2.2 離散螢火蟲算法51-56
• 4.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果56-59
• 4.3 基于模擬植物生長(zhǎng)算法求解井下最短路徑問題59-67
• 4.3.1 模擬植物生長(zhǎng)算法的原理59-61
• 4.3.2 基于模擬植物生長(zhǎng)算法的井下避災(zāi)路線最短路徑尋優(yōu)算法61-65
• 4.3.3 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果65-67
• 4.4 兩種算法的可行性分析67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 第五章 總結(jié)和展望70-72
• 5.1 總結(jié)70-71
• 5.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)71
• 5.3 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉成林,張慶功,褚立法;井下突水綜合治理[J];礦山壓力與頂板管理;2000年04期

2 胡耀青,楊棟,趙陽(yáng)升,段康廉;礦區(qū)突水監(jiān)控理論及模型[J];煤炭學(xué)報(bào);2000年S1期

3 程艷芳;竹山塘礦-170m水平掘進(jìn)突水分析及處理[J];工程設(shè)計(jì)與建設(shè);2003年02期

4 馮恩杰,付民強(qiáng);東灘礦斷層活化對(duì)3煤頂板突水的影響[J];煤田地質(zhì)與勘探;2004年04期

5 陳文林;洛陽(yáng)礦區(qū)南塊段100m水平中段運(yùn)巷突水原因分析[J];西部探礦工程;2005年02期

6 白峰青;盧蘭萍;緱書寶;董傳彤;張文增;;德盛煤礦特大突水治理技術(shù)[J];煤炭學(xué)報(bào);2007年07期

7 胡建新;王群偉;;影響煤炭壩礦區(qū)突水的主要因素分析及處理方法[J];湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年04期

8 蘇建國(guó);白峰青;緱書寶;;地方煤礦特大突水治理成套技術(shù)[J];河北煤炭;2007年06期

9 肖賓;劉蘇芬;;管道型底板承壓突水點(diǎn)封堵技術(shù)[J];山東煤炭科技;2007年06期

10 楊之化;;西二區(qū)18層四分段綜放工作面突水原因分析及治理[J];煤;2010年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 付民強(qiáng);劉顯云;;東灘煤礦3煤頂板突水因素分析[A];中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)礦井地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)煤炭工業(yè)勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)水害防治專業(yè)委員會(huì)2005年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2005年

2 薛國(guó)標(biāo);;桑樹坪煤礦淹井事故井下突水點(diǎn)及過水通道的探查[A];煤礦水害防治技術(shù)研究——陜西省煤炭學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（2013）[C];2013年

3 時(shí)戰(zhàn)峰;趙星海;張惠軍;王濟(jì)洲;;黃陵一號(hào)煤礦特大突水物探測(cè)量及原因分析[A];第六屆全國(guó)礦山測(cè)量學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2002年

4 劉儒斌;張文廣;;突水點(diǎn)與小型斷裂構(gòu)造的對(duì)比分析[A];山東煤炭學(xué)會(huì)2004年度優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2004年

5 陳松林;王銳;趙承勇;;河南省礦坑突水影響因素與防治措施[A];河南地球科學(xué)通報(bào)2009年卷（下冊(cè)）[C];2009年

6 齊蓬勃;周輝;劉志海;;一次突水成功治理案例[A];煤礦水害防治技術(shù)研究——陜西省煤炭學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（2013）[C];2013年

7 郭啟文;陳曉國(guó);王全營(yíng);張秋成;;采煤工作面大面積分散突水治理技術(shù)[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——河南省第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2004年

8 陳曉國(guó);;采煤工作面大面積分散突水治理技術(shù)[A];2003年度中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目匯編[C];2004年

9 汪高舉;余玉江;梁立勛;;煤礦暗河突水注漿封堵的嘗試[A];第六次全國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)大會(huì)文集[C];2005年

10 汪高舉;余玉江;梁立勛;付自力;曾建;;煤礦暗河突水注漿封堵的嘗試[A];礦山建設(shè)工程新進(jìn)展——2005全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議文集（上冊(cè)）[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 杜兵建;總公司大地特勘分公司駱駝山突水治理結(jié)束[N];中煤地質(zhì)報(bào);2010年

2 王代華;古漢山礦疏堵結(jié)合治“水龍”[N];焦作日?qǐng)?bào);2009年

3 本報(bào)記者 王正民;礦井水患早知道[N];中國(guó)煤炭報(bào);2000年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 周毅;隧道充填型管道構(gòu)造突涌水機(jī)理與預(yù)測(cè)預(yù)警及工程應(yīng)用[D];山東大學(xué);2015年

2 李利平;高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道突水災(zāi)變演化機(jī)理及其應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2009年

3 王睿;煤層頂?shù)装逋凰刭|(zhì)力學(xué)條件及其危險(xiǎn)性研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2011年

4 符輝;礦井突水及避災(zāi)仿真算法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2013年

5 尹尚先;煤礦區(qū)突（涌）水系統(tǒng)分析模擬及應(yīng)用[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2002年

6 徐智敏;深部開采底板破壞及高承壓突水模式、前兆與防治[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李智勇;煤礦井下水害漫延及避災(zāi)路線問題的研究[D];太原理工大學(xué);2016年

2 張亮;大采深煤層底板特大突水治理技術(shù)研究[D];河北工程大學(xué);2012年

3 魏紅霞;煤礦井下多參數(shù)突水信息的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];太原理工大學(xué);2010年

4 李悅;四川省華鎣山礦區(qū)龍灘煤礦巖溶突水特征與預(yù)測(cè)研究[D];成都理工大學(xué);2011年

5 馮現(xiàn)大;井巷圍巖破斷突水模型試驗(yàn)及其數(shù)值模擬方法研究[D];山東大學(xué);2010年

6 王曉明;鏵子石膏礦井筒突水綜合治理的研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2004年

7 劉志軍;承壓水上采煤斷層失穩(wěn)突水的研究[D];太原理工大學(xué);2004年

8 李鋒;濟(jì)鋼張馬屯鐵礦大帷幕突水監(jiān)測(cè)及應(yīng)力場(chǎng)分析[D];東北大學(xué);2008年

9 吳川;隧洞施工突水突泥機(jī)理及影響因素研究[D];西南交通大學(xué);2013年

10 田洪勝;雙含水層夾煤層突水危險(xiǎn)性研究[D];河北理工大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：煤礦井下水害漫延及避災(zāi)路線問題的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：273087