基于时间序列的煤与瓦斯突出预警理论和方法

　　《基于时间序列的煤与瓦斯突出预警理论和方法》以事故致因理论为基础，根据瓦斯涌出时间序列（简称G序列）和煤与瓦斯突出孕育过程的内在联系，建立了防治煤与瓦斯突出的预测、预防、预警和应急处理的“四道防线”防控体系。提出了准确预测和在突出萌芽阶段采取多重防控措施的思路，能及时、有效地降低突出危害。该书运用系统科学理论、决策理论及安全科学理论等相关理论，构建了煤与瓦斯突出预警的理论构架，建立了反映突出机理的实时信息与基本信息相结合、动态征兆与静态参数相结合、瓦斯涌出与突出指标相结合的多因素、多层次预警指标体系。该书开展了突出预警的理论分析和实证研究，建立了基于星空图、G线图及移动平均线的煤与瓦斯突出预警数学模型。结果证明，该组合预警模型能够实现煤与瓦斯突出预警。正常生产时期，星空图中点的疏密度较小，且分布均匀；G线表现为一字线或十字线，实体小；移动平均线呈现水平状，波动幅度小，无明显变化趋势，移动平均线的偏离值近似不变；振幅变动量、频次变动率均较稳定。突出孕育阶段，星空图中点子云加密，疏密度增大，并逐渐偏离趋势线；G线整体呈上扬趋势，阴阳实体变大，多次出现连拉“三阳线”；移动平均线多次发出相互穿越和多头排列等有效信号，均线遭到G线图触及的次数增加；振幅变动量较大，频次变动率忽高忽低，总体上呈增大趋势，突出前频次可增大为正常时期的7倍左右。煤矿生产系统是一个人与自然的动态复合系统，是一项复杂的系统工程。矿井重特大煤与瓦斯突出灾害的发生和发展，都有其内在的原因，其致因和演化都是有规律的。该书积极探索煤与瓦斯突出灾害中的未知领域，深入研究突出的致因理论、灾害的发生和发展规律。研究成果发展了煤与瓦斯突出预警理论，拓展了煤与瓦斯突出预警方法。

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1 绪论
1．1 研究背景及意义
1．2 煤与瓦斯突出概况
1．2．1 国外概况
1．2．2 国内概况
1．3 国内外研究成果综述
1．3．1 煤与瓦斯突出机理研究现状
1．3．2 煤与瓦斯突出预警研究现状
1．3．3 瓦斯异常涌出预警煤与瓦斯突出研究现状
1．4 存在问题
1．5 主要研究内容
2 煤与瓦斯突出防控理论
2．1 煤与瓦斯突出机理研究
2．1．1 煤与瓦斯突出机理
2．1．2 煤与瓦斯突出过程分析
2．1．3 煤与瓦斯突出的影响因素
2．1．4 煤与瓦斯突出的特点及规律
2．2 煤与瓦斯突出事故致因模型
2．2．1 突出危险源（隐患）
2．2．2 突出萌芽（孕育）阶段
2．2．3 突出发生阶段
2．2．4 突出发展与扩大阶段
2．2．5 突出结束
2．3 煤与瓦斯突出事故防控模型
2．3．1 基本概念
2．3．2 防控煤与瓦斯突出四道防线模型
2．4 煤与瓦斯突出防控体系构建
2．5 小结
3 煤与瓦斯突出预警基本理论
3．1 煤与瓦斯突出预警基本概念
3．1．1 预警
3．1．2 突出预警相关概念
3．1．3 预警过程
3．2 突出预警理论基础
3．2．1 系统科学理论
3．2．2 决策理论
3．3 采掘工作面瓦斯涌出时间序列
3．3．1 时间序列
3．3．2 瓦斯涌出时间序列
3．4 煤与瓦斯突出预兆
3．5 煤与瓦斯突出孕育阶段瓦斯解吸规律研究
3．5．1 瓦斯解吸实质
3．5．2 瓦斯解吸机理
3．6 采掘工作面突出孕育阶段瓦斯涌出规律
3．6．1 煤与瓦斯突出案例中的瓦斯异常现象
3．6．2 采掘工作面突出孕育阶段瓦斯涌出变化规律
3．7 煤与瓦斯突出预警数学模型及方法
3．7．1 星空图
3．7．2 单元时间瓦斯涌出信息函数
3．7．3 移动平均线
3．7．4 变动指标
3．8 小结
4 煤与瓦斯突出预警指标体系设计
4．1 预警指标体系构建基本原则
4．2 预警指标体系的基本构成
4．3 分级预警机制
4．3．1 预警级别
4．3．2 煤与瓦斯突出早期辨识与预警
4．3．3 煤与瓦斯突出分级预警
4．4 小结
5 煤与瓦斯突出预警系统构建与应用
5．1 概述
5．2 系统开发目的与要求
5．3 煤与瓦斯突出预警系统的硬件
5．3．1 硬件系统的构成
5．3．2 系统工作原理
5．4 煤与瓦斯突出预警系统的软件
5．4．1 系统软件设计
5．4．2 系统运行平台和开发工具
5．4．3 数据库的建立
5．5 系统功能设计
5．5．1 主要功能模块
5．5．2 软件功能设计
5．6 预警系统实例分析
5．6．1 试验工作面概况
5．6．2 正常（非孕育突出）状态下瓦斯涌出规律
5．6．3 突出演化过程中瓦斯涌出规律
5．7 突出预警的可靠性
5．8 小结
6 结论与展望
6．1 主要结论
6．2 创新点
6．3 展望
参考文献