基于正交设计的主成分分析法在煤矿顶板事故安全评价中的应用

发布时间：2017-08-06 13:24

  本文关键词：基于正交设计的主成分分析法在煤矿顶板事故安全评价中的应用

  更多相关文章： 顶板事故 安全评价 主成分分析 正交设计 事故树分析

【摘要】：煤炭作为我国重要的基础能源,在国民经济中扮演重要的战略角色。随着时代的发展和科技的进步,开采技术在不断进步和创新,煤矿生产机械化、自动化程度不断完善,因此,保障煤矿生产活动安全、高效的进行成为了我们关注的重点。煤矿事故时有发生,而其中发生频率最高的事故就是顶板事故。针对顶板事故进行安全评价,可以为顶板事故防范措施的制定指明方向,降低顶板事故发生的概率,从而保障煤矿生产活动顺利的进行。本文通过查阅文献和整理资料,总结安全评价理论研究现状;了解煤矿顶板事故发生的原因和规律,选用事故树评价方法分析诱发顶板事故的风险因素,找出最危险因素;在此基础上,以北徐楼煤矿为研究背景,引入基于正交设计的主成分分析法进行顶板稳定性评价,以Flac3D数值模拟软件和SPSS多元统计软件为技术手段,分别对采空区顶板稳定性、采煤工作面顶板稳定性以及顶板综合稳定性进行评价。本文主要内容如下:(1)通过对顶板事故灾变机理和我国顶板事故案例进行深入分析,从自然因素、技术因素、人的因素和管理因素四个方面来分析可能引起顶板事故的危险源,建立了顶板事故事故树模型。对事故树进行定性分析,得到了可能导致顶板事故发生的途径和关键的致因事件。(2)将基于正交设计的主成分分析方法引入安全评价,不仅简化了试验方案,还考虑了各影响因素之间的相互作用。(3)将基于正交设计的主成分分析法应用于北徐楼煤矿顶板安全评价,分别对采空区顶板稳定性、采煤工作面顶板稳定性以及顶板综合稳定性进行评价,得到顶板岩性、煤层埋深、开采高度、顶板厚度、推进距离影响因素与顶板稳定性的线性关系,定量给出了各因素对顶板稳定性的影响程度以及各因素对顶板稳定性敏感度排序。对比其他分析方法所得到结果,基于正交设计的主成分分析法所得到的结果更精确、合理。(4)利用顶板稳定性评价结果实现了北徐楼煤矿顶板稳定性分级,得到了3下03工作面顶板稳定性等级,结果较为合理,进一步验证了基于正交设计的主成分分析法在顶板稳定性评价中的适用性和合理性。通过实际应用验证了该方法切实可行,为今后顶板事故安全评价提供了新思路。
【关键词】：顶板事故 安全评价 主成分分析 正交设计 事故树分析
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD327.2
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 煤矿安全评价研究现状10-11
• 1.2.2 主成分分析法理论应用研究现状11-12
• 1.3 研究内容与技术路线12-14
• 1.3.1 研究内容12-13
• 1.3.2 技术路线13-14
• 2 顶板事故基础理论14-20
• 2.1 事故概述14-15
• 2.2 顶板事故概念及分类15-16
• 2.2.1 煤层顶板构成15
• 2.2.2 顶板事故分类15-16
• 2.3 顶板事故灾变机理16-18
• 2.3.1 局部冒顶事故常发的地点及原因16-17
• 2.3.2 大面积冒顶事故常发的地点及原因17-18
• 2.4 我国顶板事故案例分析18-19
• 2.5 本章小结19-20
• 3 煤矿顶板事故风险因素分析20-32
• 3.1 风险因素分析方法概述20-22
• 3.1.1 事故树分析法简介20-21
• 3.1.2 事故树分析程序21-22
• 3.2 顶板事故风险因素识别22-24
• 3.3 顶板事故风险因素分析模型建立24-28
• 3.3.1 事故树的基本组成24-26
• 3.3.2 顶板事故事故树模型的构建26-28
• 3.4 顶板事故事故树模型分析28-31
• 3.4.1 事故树基本运算法则28
• 3.4.2 计算顶板事故事故树最小割集28-29
• 3.4.3 计算顶板事故事故树最小径集29-30
• 3.4.4 计算基本事件结构重要度30-31
• 3.4.5 结果分析31
• 3.5 本章小结31-32
• 4 基于正交设计的主成分评价方法32-40
• 4.1 基于正交设计的主成分评价方法的提出和理论基础32-34
• 4.1.1 基于正交设计的主成分评价方法的提出32
• 4.1.2 理论基础32-34
• 4.2 基于正交设计的主成分评价方法的实施步骤34-38
• 4.2.1 评价模型建立34
• 4.2.2 样本数据采集34-35
• 4.2.3 主成分表达式求解35-36
• 4.2.4 评价结果36-38
• 4.3 基于正交设计的主成分评价方法的优点38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 5 基于正交设计的主成分评价法在煤矿顶板稳定性评价中的应用40-66
• 5.1 工程概况40-41
• 5.2 顶板稳定性评价模型的建立41-43
• 5.2.1 确定评价指标41
• 5.2.2 确定试验因素及水平41-42
• 5.2.3 确定正交试验方案42-43
• 5.3 样本数据采集及分析43-54
• 5.3.1 Flac3D软件概述43-44
• 5.3.2 仿真模拟模型建立44-45
• 5.3.3 数值模拟结果分析45-54
• 5.4 采空区顶板稳定性评价54-57
• 5.5 采煤工作面顶板稳定性评价57-59
• 5.6 顶板稳定性综合评价59-62
• 5.7 北徐楼煤矿3下 03 工作面顶板稳定性评价62-64
• 5.8 本章小结64-66
• 6 结论与展望66-68
• 6.1 主要结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 附录72
• A. 作者在攻读硕士期间参与的科研项目和实践课题研究72
• B. 作者在攻读硕士期间获得的奖励72

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本文编号：630037