煤矿重大事故预测和控制的动力信息基础的研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:煤炭工业出版社

作者:宋振骐

出品人:

页数:189 页

译者:

出版时间:2003年01月

价格:35.0

装帧:平装

isbn号码:9787502023621

丛书系列:

图书标签:

• 煤矿安全
• 事故预测
• 动力信息
• 风险评估
• 灾害防治
• 矿井工程
• 安全科学
• 控制技术
• 监测预警
• 大数据分析

《矿山智慧：非常规规避与高效能保障》 引言： 在现代工业文明的宏伟进程中，矿业作为支撑国家经济发展的重要基石，其安全与效能始终是社会关注的焦点。然而，地下作业的复杂性、地质条件的不可预测性以及人为因素的多样性，使得矿山事故的阴影如影随形。历史的教训不胜枚举，每一次重大的矿难不仅是无数生命的骤逝，更是对社会经济发展的沉重打击，并引发对现有安全管理体系的深刻反思。鉴于此，本文集《矿山智慧：非常规规避与高效能保障》旨在集结前沿研究成果与实践经验，深入探讨如何通过构建一套动态、智能、前瞻性的矿山信息体系，实现对重大事故的超前预警与有效控制，从而最大限度地保障矿工生命安全，促进矿业的可持续发展。本书并非仅仅罗列冰冷的事故数据，而是着眼于“预”与“控”的有机结合，以信息技术为驱动，以科学分析为手段，构建起一道坚实的“智慧防线”。 第一部分：深层洞察——非常规事故机理剖析与风险感知 本部分聚焦于矿山重大事故的根源性问题，力求打破传统认知，深入挖掘非常规事故（如瓦斯爆炸、顶板垮塌、水患侵袭、火灾突发等）背后更为复杂和隐秘的成因。我们将跳出单一因素的局限，着重剖析多因素耦合、连锁反应以及突发性致灾机理。 地质构造与地下应力动态： 详细解读地层构造的复杂性，如断层、褶皱、岩性变化等如何影响地下应力的分布与演变。重点阐述微震监测、地应力传感器网络等技术在实时捕捉地应力异常升高、岩体失稳前兆方面的最新应用，以及如何将这些数据转化为预警信号。我们将研究不同地质环境下，例如深部煤层、复杂构造区，应力集聚与释放的独特模式。 瓦斯赋存与涌出规律： 深入分析煤层瓦斯的高压赋存状态、吸附-解吸动力学以及不同采动扰动下瓦斯涌出的复杂非线性规律。探讨利用地质雷达、钻孔瓦斯监测、井下气体组分分析等手段，实现对瓦斯异常富集区域及突发性大量涌出的超前预测。我们将聚焦于新形势下，如煤层气开发、非常规油气勘探等背景下，瓦斯安全的新挑战。 水文地质与突水机理： 揭示地下含水层分布、渗透性差异、采动破坏引起的导水裂隙带发育等对突水事故发生的决定性作用。重点分析基于井下水位、水压监测数据，结合钻探揭示的含水层结构，如何通过数值模拟和人工智能算法，预测突水点、突水水量和突水压力，从而实现精准的预警和有效的排水部署。 燃烧与爆炸动力学： 详细研究煤尘、瓦斯等易燃易爆物质在井下特定环境下的燃烧、爆炸过程，包括其起始条件、传播机制、能量释放等。介绍先进的火灾早期探测技术，如红外热成像、烟尘传感器、有害气体监测等，以及如何利用这些信息构建火灾预警模型，并分析爆炸威力估算的方法。 人为因素与管理疏漏： 深入剖析采矿工艺选择、爆破设计、支护方式、通风管理、电气安全、人员培训等环节中可能存在的管理疏漏和人为失误，以及这些因素如何与自然条件相互作用，成为事故发生的催化剂。我们将强调人机协同，如何通过智能化系统辅助决策，降低人为失误的可能性。 第二部分：智能驱动——非常规事故预测的技术基石 本部分将核心聚焦于支撑非常规事故预测的关键技术体系，强调信息采集、数据融合、模型构建与智能分析的有机结合。 多源异构信息采集与融合： 探讨集成各类传感器（如地质传感器、气体传感器、位移传感器、温度传感器、压力传感器、生命体征传感器等）、钻孔探测设备、遥感技术、井下视频监控、通信系统等，构建一个全面、实时、多维度的信息采集网络。研究如何实现对不同格式、不同采样频率、不同精度数据的有效融合，打破信息孤岛，形成统一的“矿山数字孪生”基础。 大数据处理与挖掘技术： 阐述在大规模、高维度矿山数据基础上，如何运用大数据存储、分布式计算、并行处理等技术，对海量历史事故数据、实时监测数据、地质勘探数据进行高效处理。重点介绍数据清洗、特征提取、降维等预处理方法，为后续的建模分析奠定基础。 人工智能与机器学习模型： 深入研究多种人工智能和机器学习算法在矿山事故预测中的应用。例如： 深度学习（Deep Learning）： 如何利用卷积神经网络（CNN）处理图像信息（如裂缝识别），循环神经网络（RNN）和长短期记忆网络（LSTM）处理时序数据（如瓦斯浓度变化、应力波动），以捕捉复杂的非线性动态关系，实现对潜在危险模式的识别。 支持向量机（SVM）与决策树（Decision Tree）： 在分类和回归任务中的应用，例如识别是否存在高风险区域，或预测某一参数的未来变化趋势。 集成学习（Ensemble Learning）： 如随机森林（Random Forest）、梯度提升（Gradient Boosting），如何通过组合多个弱学习器，提高预测的鲁棒性和准确性。 异常检测算法： 如孤立森林（Isolation Forest）、单类SVM，用于识别与正常状态显著偏离的异常数据点，这些异常往往是事故发生的先兆。 关联规则挖掘： 发现不同监测参数之间的潜在关联性，从而揭示事故发生的“因果链”。 时空耦合分析模型： 强调将时间和空间信息相结合，建立能够反映地质、采矿活动、环境因素随时间和空间变化的复杂模型。例如，利用地理信息系统（GIS）与机器学习相结合，分析事故风险的空间分布特征，并结合时间序列分析预测风险演变趋势。 数值模拟与仿真技术： 介绍如何利用有限元方法（FEM）、计算流体动力学（CFD）等数值模拟技术，对采矿过程中的应力场、流场、温度场等进行精确模拟，为理解事故机理和验证预测模型提供理论支持。 第三部分：智慧管控——非常规事故的高效能保障 本部分将视野从“预测”延伸至“控制”，探讨如何将预测成果转化为实际的安全保障措施，实现从被动响应到主动防御的转变。 风险评估与预警分级系统： 设计一套多维度、动态化的风险评估指标体系，结合监测数据和预测模型，对不同区域、不同时段的事故风险进行量化，并根据风险等级（如绿色、黄色、橙色、红色）触发相应的预警响应机制。 智能决策支持系统： 基于预测结果，构建智能决策支持系统，为矿井管理者提供多方案比选、最优策略推荐。例如，在预测到瓦斯浓度超标时，系统可以推荐最优的通风调整方案；在监测到应力集中时，可以建议调整采掘计划或部署临时支护。 应急响应与联动机制： 建立与预警系统无缝对接的应急响应预案。当发生高风险预警时，系统能够自动启动应急程序，包括人员疏散指令、紧急通信、救援力量部署等。强调部门间的协同联动，确保信息传递的及时性和指挥的有效性。 精准通风与灾害防治： 探讨如何利用大数据分析和实时监测数据，实现通风系统的智能化调控，精准优化风量风速，有效降低瓦斯、粉尘浓度。研究针对性的灾害防治措施，如注浆加固、顶板离层控制、瓦斯抽采等，并评估其在预防事故发生中的作用。 远程监控与自动化作业： 介绍如何利用物联网（IoT）和自动化技术，实现对关键设备的远程监控与控制，例如自动化钻机、远程监测站等。探讨在危险区域部署机器人进行巡检和作业，减少人员暴露于风险之中的机会。 人员行为监测与安全管理： 引入可穿戴设备、行为识别技术等，监测井下人员的位置、生理状态和活动轨迹，及时发现异常情况，如脱岗、疲劳作业等。将此信息与事故预测模型相结合，形成更全面的风险评估。 安全文化与持续改进： 强调技术手段的应用离不开健全的安全管理体系和积极的安全文化。通过对事故预测和控制过程的持续评估与反馈，不断优化技术模型和管理策略，形成“发现问题-解决问题-预防问题”的良性循环。 结论： 《矿山智慧：非常规规避与高效能保障》一书，集合了多学科领域的最新研究成果，为矿业安全管理提供了一条全新的、充满希望的路径。我们坚信，通过对地下复杂环境的深层洞察，驱动以人工智能为核心的先进技术，并辅以科学高效的管控体系，我们能够逐步迈向一个更加安全、更加高效的矿业未来。本书所提出的理念与方法，旨在为所有致力于提升矿山安全水平的科研人员、工程师、管理者以及一线操作人员，提供有价值的参考和启示。通过集体的智慧和不懈的努力，我们将能更好地规避非常规事故的威胁，为矿业的可持续发展保驾护航。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝搭配着几笔跳跃的橙色线条，仿佛在诉说着地下世界的复杂与张力。内页的纸张质地也选得极为考究，触感温润而不失韧性，即便是长时间翻阅，指尖也不会感到疲乏。我特别欣赏作者在章节布局上的匠心独运，逻辑脉络清晰得如同精心绘制的矿井通风图，从宏观的理论框架搭建，到微观的算法模型推演，过渡得自然流畅。特别是初读时，那些复杂的数学公式和符号，在作者精妙的图示辅助下，竟然变得不再那么令人望而生畏，反而有种拨开迷雾见天日的感觉。这本书显然不是一本可以囫囵吞枣的读物，它要求读者沉下心来，跟随作者的思路，一步步深入矿井深处的“信息流”核心。每一次翻页，都像是在探寻一个未知的技术宝藏，让人忍不住想立刻动手实践书中的某些方法论，看看它们在实际工程中的表现力究竟如何。整体而言，从视觉到阅读体验，这都算得上是近年来技术专著中的上乘之作，足见出版团队对品质的极致追求。

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如果说有什么让我感到意犹未尽的，那就是对“实时反馈与快速决策”这一环的深入挖掘。书中对建立预测模型和优化控制策略的论述已臻化境，但对于如何在毫秒级的延迟内，将复杂的计算结果有效地转化为井下操作人员能够理解和执行的干预指令，这部分的内容可以再增加一些详尽的案例和工程化的探讨。毕竟，理论的完美必须经受现场混乱和突发状况的检验。我期待能看到更多关于人机交互界面（HMI）设计如何融入这些先进预测算法的讨论，如何避免信息过载导致决策瘫痪，这才是将“动力信息基础”真正落地为“可靠控制”的关键桥梁。目前的描述虽然扎实，但更偏向于“大脑如何思考”，而对于“手如何快速行动”的叙述，尚有拓展空间。这或许是作者留给未来研究的一个开放性课题，但对于急需实战指导的读者来说，多一些面向工程实现的细节描摹，想必会更受欢迎。

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从技术的更新迭代速度来看，这本书无疑站在了当前研究的前沿。它所构建的“动力信息基础”视角，成功地将传统的基于经验或滞后数据的事故分析，推向了基于实时系统状态演化规律的主动干预阶段。书中对非线性动力学在预测预警中的应用，特别是如何有效识别系统状态从“稳定区”向“临界区”过渡的微妙信号，这部分内容，给我带来了极大的启发。它不再满足于事后归因，而是着眼于“动态演化路径”的追踪与修正。这种前瞻性的研究思路，不仅对煤矿安全具有革命性的指导意义，其方法论的迁移性也极强，对于其他高风险、强耦合的工业控制系统，如核电、化工等领域，同样具有极高的借鉴价值。这本书不愧为一本立足当下、着眼未来的深度力作，是该领域不可多得的里程碑式成果。

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这本书的语言风格呈现出一种非常克制而精准的学术美感。每一个术语的引入都经过了精心的铺垫，作者极少使用浮夸的词藻，而是用严密的逻辑链条来支撑其观点。我特别喜欢作者在论证复杂概念时所采用的类比手法，比如用流体力学中的湍流模型来类比信息流的突变性，这种形象化的描述极大地降低了理解门槛。然而，也正因其高度的专业性和内敛性，对于初涉此领域的年轻读者来说，可能需要花费更多时间反复研读。它不是那种可以轻松阅读，读完即丢的书籍，更像是一本需要放在案头，时常翻阅，并结合自身实践去“消化”和“印证”的工具书。每一次重读，都会有新的领悟浮现，仿佛是随着自身经验的增长，才能解锁书中更深层的奥秘。这种需要投入精力的阅读体验，恰恰证明了其内容的厚度和价值所在。

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这本书给我最大的震撼，在于它所展现出的那种跨学科的宏大视野和深厚积淀。作者显然不是一个局限于单一技术领域的专家，他似乎能将控制理论的严谨性、信号处理的精细性，乃至是复杂系统动力学的洞察力，熔于一炉，来构建他对“事故预测”这一难题的全新理解框架。我尤其欣赏其中关于信息熵在描述系统不确定性变化时的那几章论述，视角新颖，用一种近乎哲学的深度去剖析了那些冰冷的数据背后所蕴含的潜在风险。它不像很多同类书籍那样，仅仅停留在“数据采集-模型拟合”的表层操作，而是深入探讨了信息本身的质量、流速以及在不同尺度下如何反映矿井环境的内禀状态。读完后，我感觉自己对“预测”二字的理解都被拔高了一个维度，不再是简单的数值外推，而是一种基于信息态势感知的、动态的、活态的推断过程。这种理论高度，对于希望从根本上提升安全管理思维的工程师和研究人员来说，无疑是极具启发性的智力盛宴。

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