基于熵权物元可拓理论的隧道塌方风险评估

为了准确评价隧道塌方风险等级,降低隧道施工过程中塌方事故的风险,基于熵权物元可拓理论建立了隧道塌方风险分级的评估模型。在统计及综合分析隧道塌方影响因素的基础上,选取围岩级别、跨度、偏压角度、埋深、地下水影响、断层破碎带、施工管理与技术水平7个主要因素作为隧道塌方等级评价指标。借鉴可拓学原理,将熵权法引入可拓学理论中,建立了熵权物元可拓评估模型,对隧道塌方风险进行评估。在熵权物元可拓评估模型中,对定性的指标进行量化,并对各指标进行归一化处理,构建隧道塌方等级评估的经典域、节域和待评物元;为客观、合理地确定指标权重,提出用熵权法计算指标权重;对隧道塌方风险进行关联函数值和关联度分析,确定隧道塌方风险等级及其变量特征值。在工程应用中,对某隧道1#横洞的数据进行统计分析,通过构建的熵权物元可拓评估模型得到某隧道1#横洞的待评物元,从而应用熵权物元可拓理论对某隧道1#横洞进行隧道塌方风险评估,评估结果与实际开挖中毛开挖面围岩不稳定、且时有掉块现象发生的情况一致。研究表明,将熵权物元可拓理论应用于山岭隧道塌方风险评估是可行的,应用该模型得到的隧道塌方等级与实际开挖情况相吻合,很好地预测了隧道施工的安全状态。     

川藏铁路雅林段隧道工程施工安全风险评价

为准确评价川藏铁路隧道工程施工安全风险等级,提出了一种基于组合权模糊物元可拓的评价方法.首先,通过对国内外隧道工程施工安全风险评价研究的剖析,并结合川藏铁路隧道工程的实际情况,从"人-物-管-环-技"角度构建了包含5个一级指标、29个二级指标的川藏铁路隧道工程施工安全风险评价指标体系;然后,将熵权法与三角模糊数引入物元可拓学理论,构建了基于熵权-三角模糊组合权重的模糊物元可拓评价模型;最后,利用该模型评价了川藏铁路雅林段6座重点隧道工程施工安全风险.研究表明,该评价模型可以较为真实地反映川藏铁路隧道施工安全风险等级,有利于保障川藏铁路隧道工程的高质量安全建设.     

基于博弈-可拓理论的隧道围岩稳定性评价

针对隧道围岩稳定性评价的模糊性和主观影响问题，建立基于博弈-可拓理论的隧道围岩稳定性评价模型。该模型采用岩石单轴抗压强度、岩体质量指标、完整性系数、体积节理数、声波纵波波速值、地下水渗水量作为隧道围岩稳定性评价指标，运用关联函数法、熵权法和改进层次分析法单独计算各个指标的权系数，利用博弈论组合赋权确定所得3个权系数的最优组合权系数，以此计算出待评隧道围岩关于各稳定性等级的加权关联度，根据计算结果判定待评隧道围岩稳定性等级。实例计算表明:运用博弈-可拓理论评价隧道围岩稳定性等级，综合了主客观因素，使评价结果更为合理可靠，为隧道风险控制与安全管理提供了新的依据。     

基于熵权物元可拓模型的地下空间火灾安全评价

为了准确评价地下空间的安全性,降低地下空间火灾事故的风险,从地下空间主动防火能力、地下空间被动防火能力、安全疏散能力以及安全管理能力4个层次构建地下空间火灾安全评价指标体系。采用熵权法和物元可拓理论建立了地下空间火灾风险的熵权可拓评价模型,并在某地下商城的火灾安全评价中进行了实际应用。结果表明,该地下商场空间的火灾安全评价等级为二级,与实际地下商场火灾安全状态相符。本文研究表明基于熵权的可拓理论可以适用于地下空间火灾的安全评价,有利于提升地下空间的火灾风险应对。     

基于物元可拓的熵值泥石流危险性评价

通过选取能够反映和体现泥石流危险性的8项重要参数指标作为泥石流危险性评价指标,运用物元可拓理论和熵值确定权重法,建立泥石流危险性评价的物元可拓模型。应用建立的物元可拓模型,对舟曲县15条典型泥石流沟的危险性进行评价,得到的评价结果与实际情况相符合,同时也说明基于物元可拓的熵值法能较真实地反映实际泥石流沟的危险性等级,证明该方法应用于泥石流危险性评价的有效性和可行性。     

基于熵权物元可拓模型的化工工艺本质安全评价

为了准确评价化工工艺本质安全,通过分析国内外化工工艺本质安全的相关文献资料,选取可燃性、爆炸性、毒性、反应性、工艺温度、工艺压力和存储量等7个指标作为化工工艺本质安全评价指标.采用物元可拓理论和熵权法建立了化工工艺本质安全熵权物元可拓评价模型,并应用该模型对甲基丙烯酸甲酯(MMA)的3条工艺路线进行分析,结果与PIIS、ISI以及模糊综合评价等方法所得结果相吻合,表明该方法适用于化工工艺本质安全评价.     

基于熵权物元可拓模型的采空区危险等级评价

为准确合理的对地下矿山采空区危险等级进行评价,在传统物元可拓分析模型的基础上,建立了采空区危险性评价的熵权物元可拓模型,通过熵权理论确定权重,避免了传统方法采用常权确定权重的缺陷,将该方法应用于广东大宝山矿区采空区评价,研究结果表明:采空区评级结果与现场实际情况一致,并根据危险等级对采空区进行了相应的处理措施,取得了较好的效果,该方法为采空区危险性等级评价提供了一条有效的技术途径。     

城市轨道交通隧道火灾风险的多级可拓综合评价

在构建城市轨道交通隧道火灾评价指标体系的基础上,建立了多级可拓综合评价模型,通过关联度的计算,判定各风险评价指标与风险等级的距离。以长沙市某隧道为例,通过评价权值、待评物元、关联度的计算,确定该隧道火灾风险的等级。结果表明,该火灾风险等级为2级,风险水平可接受,但需要整改。     

基于AHP可拓综合方法的公路隧道安全等级判定研究

研究了公路隧道安全现状的评价体系,并应用可拓集理论、层次分析法和有关隧道安全评价的专业知识,将可拓集理论与安全评价相结合,建立基于可拓学的公路隧道安全评价分析的物元模型。对辽宁阜新大巴沟隧道运用了这种新的安全评价方法,实践表明:基于AHP可拓综合方法的公路隧道安全评价方法可以准确反映公路隧道的安全等级。     

基于可拓模式识别的煤与瓦斯突出危险性分析

为了有效识别煤与瓦斯突出的危险性,运用可拓理论和熵理论建立了基于熵权的可拓模式识别模型。熵权和关联函数的建立避免了权系数和综合隶属度确定的主观性。利用该模型对某能源有限公司3个工作面的突出危险性进行识别分析,不仅得出了各工作面的突出危险性程度,还得出了各工作面突出危险性大小的排序。结果表明,基于可拓模式识别的方法既可以确定单一对象的隶属模式,又可以对多个识别对象进行排序,而且识别过程宜于编制计算机程序求解,计算简单,易于在现场推广应用。     

煤体注水难易性评价的可拓物元模型与应用

基于可拓学的物元理论和熵原理,构建了煤体注水难易性评价的可拓物元模型,引入熵权法确定煤体注水难易性的权系数。选取裂隙发育程度、孔隙率、煤体湿润边角、煤的硬度和饱和水分增值五个指标作为评判因子,并确定煤体注水难易性分级标准和指标阀值范围,即构建了经典域物元和节域物元。利用建立的模型对五个工程实例进行综合评价,应用研究结果表明:评判结果与工程实际情况吻合良好。因此,可拓学评价方法应用于煤体注水难易性评价是可行的,与传统评价方法相比,具有计算简单、便捷实用,易于在同类工程中推广应用。     

基于灰色-物元模型的煤矿瓦斯爆炸风险评估

为了明确风险因素间的作用路径并提出科学可行的瓦斯爆炸灾害风险评估方法,首先基于3类危险源理论梳理分析以往典型瓦斯爆炸案例,识别并提取14个影响因素;然后通过集成灰色系统理论和物元可拓模型,构建灰色-物元评估模型;最后以山西省某煤矿的实际调研数据为例,计算各影响因素的权重和关联函数,梳理风险因素致灾的逻辑关系,得出该矿井2个具体工作面的瓦斯爆炸风险等级。研究表明:1号工作面中的平均瓦斯涌出量、煤尘爆炸指数、采掘机械化水平与2号工作面中的瓦斯体积分数均处于较不安全级别,2个工作面的综合风险等级分别为一般安全与较安全级别。     

模糊集重心理论在隧道瓦斯突出评价中的应用

以隧道瓦斯突出评价为研究对象。选取地质构造、煤层厚度、隧道埋深、瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯放散初速度和煤的坚固性系数作为指标,建立隧道瓦斯突出评价标准;用关联函数确定指标权重;结合模糊集重心理论与最短距离识别准则,构建属性识别模型,对隧道瓦斯突出进行评价。评价结果与可拓评价结果一致,从而验证了该方法的实用性。研究表明,基于模糊集重心理论的属性识别模型用于隧道瓦斯突出评价是可行的,为隧道瓦斯突出评价提供了一种新方法。     

平煤十矿底板巷穿层钻孔瓦斯抽采模拟研究

为了降低平煤十矿己15-16-24130工作面运输巷掘进中的突出危险性,基于实际工程背景,考虑瓦斯抽采中的瓦斯运移及煤岩变形等因素,建立了瓦斯抽采气固耦合模型,并利用COMSOL Multiphysics软件对平煤十矿己15-16煤层的底板巷穿层钻孔瓦斯抽采方案进行数值模拟,研究了瓦斯抽采对于降低掘进过程中突出危险性的影响。研究结果表明:在己18煤层开挖底板巷对己15-16煤层进行穿层钻孔瓦斯抽采,瓦斯抽采180 d后,己15-16-24130工作面运输巷附近煤层残余瓦斯压力及瓦斯含量分别降至0.315 MPa和3.84 m3/t;将底板巷穿层钻孔瓦斯抽采方案进行工程应用,实测抽采后的残余瓦斯压力及瓦斯含量在0.32 MPa和3.17 m3/t,均小于平煤十矿煤与瓦斯突出防治规定的“双6”指标（残余瓦斯压力小于0.6 MPa,残余瓦斯含量小于6 m3/t）,可有效降低运输巷掘进过程中的突出危险性。     

高抽巷层位对采空区自燃危险性影响的数值模拟分析

针对高抽巷抽采瓦斯可能诱发的采空区自燃问题,以大佛寺煤矿40108工作面构建采空区气体渗流模型,分析了不同垂距和平距下高抽巷抽采瓦斯时对采空区自燃危险性的影响。结果表明:高抽巷与煤层顶板的垂距越大,氧化升温带的宽度越大,采空区自燃危险性越高。高抽巷距回风巷平距为30m时,氧化升温带的宽度最小,采空区自燃危险性最低。依据研究结论,结合高抽巷抽采瓦斯时的层位要求,分析得出大佛寺煤矿40108工作面高抽巷最佳位置为距煤层顶板垂距30m,距回风巷平距30m处。     

水力割缝增透抽采煤层瓦斯原理及应用

煤层瓦斯抽采是避免煤矿瓦斯灾害发生的根本防治措施,水力割缝技术使煤体在割缝后应力松弛、卸压、破坏、破裂,以成倍或者十几倍地提高煤层的渗透性,继而对煤层瓦斯进行抽采,使瓦斯煤层变为低瓦斯或无瓦斯煤层,从根本上避免瓦斯灾害发生。从水力割缝技术切割煤层致煤层应力变化角度,将理论分析和数值模拟方法相结合,根据渗流力学平面径向流理论,分析给出水力割缝技术增透抽采瓦斯原理。以兖州东滩矿3号煤层为例,分析采用水力割缝技术前后煤层应力变化、渗透率变化规律。结果表明:大面积割缝后,应力重新分布,由均匀状态转变为非均匀状态分布,水平缝使煤层卸压,煤层应力普遍降低,在缝上部煤层局部形成拉应力区。割缝后渗透率是割缝前的4.34倍,渗透率大幅度增加,从而提高瓦斯抽采速度和最终抽采率。     

基于模糊神经网络的煤层瓦斯含量预测研究

为提高未采区煤层瓦斯含量预测的准确性,在分析研究影响煤层瓦斯含量的主要地质因素的基础上,借助模糊数学作为表达与处理不精确数据、模糊信息的手段,以神经网络作为解决问题的途径,将模糊数学与神经网络有机结合,建立基于模糊神经网络的煤层瓦斯含量预测模型。研究结果表明:模糊神经网络模型不仅能够较好地解决模糊信息难于定量表达、学习样本难于确定等问题,而且能够较准确地提取出煤层瓦斯含量与其各个影响因素之间的非线性关系。通过实例运算验证,其预测精度较神经网络模型提高了4.84%～25.79%,应用于煤层瓦斯含量预测的效果更为理想,具有良好的应用前景,可以为实施科学的矿井瓦斯管理、预防各种瓦斯事故提供理论依据。     

煤层瓦斯流动的数值模拟及在煤壁的应用

研究煤层中瓦斯流动规律对于预防瓦斯突出,改善煤层瓦斯抽放率和煤层气开发利用具有现实意义。根据基本假设,对煤层瓦斯流动规律进行了研究,运用瓦斯运动方程—达西定律(DarcyLaw)、煤层瓦斯含量方程—抛物线方程、理想气体状态方程以及气体流动的连续性方程,建立了煤层单向瓦斯流动的动力学模型,并根据边界条件和初始条件,对动力学模型进行了求解,推导出煤壁单位面积的瓦斯涌出量的计算公式,分析了瓦斯涌出量的影响因素,利用测得的数据,进行了实例计算,并用vc编制了计算机程序。     

深埋突出煤层深孔控制爆破致裂机理和防突效果研究

基于理论分析和数值模拟,探究深孔控制爆破技术在深埋低透高瓦斯煤层防突方面的适用性。考虑爆炸波、爆生气体、煤层原始瓦斯压力、煤层地应力对裂隙的作用。研究深埋低透高瓦斯煤层深孔控制爆破裂隙的扩展的过程、机理及防突效果。对比了理论分析结果和典型的现场试验结果。得出的结论是,煤层深孔控制爆破致裂,是在爆炸波的动态冲击震裂和爆生气体及煤层瓦斯压力的尖劈压裂作用下共同完成的;深埋高应力煤层深孔控制爆破机理与常规浅孔采掘爆破机理不同;控制孔在高应力煤层中的导裂作用并不显著,其主要起到卸压孔和抽放孔的作用。几个典型的高应力低透突出煤层的工程实践表明,采用深孔控制爆破技术后,均获得良好的增透效果,且均未发生煤与瓦斯突出事故。