煤與瓦斯突出的混沌動力系統(tǒng)演化規(guī)律研究.pdf

1、本文對煤與瓦斯突出發(fā)生和預測從混沌動力學方面進行了系統(tǒng)的理論和方法研究。 提出了基于煤與瓦斯突出綜合假說基礎上的動態(tài)反演綜合假說。由于系統(tǒng)的復雜性，煤與瓦斯突出發(fā)生的機理及其發(fā)生的物理力學過程至今仍停留在假說階段。煤與瓦斯突出是地應力、瓦斯及煤體物理力學性質(zhì)三個主要因素綜合作用的結(jié)果的假說雖得到普遍認可，但各因素的權(quán)重大小未能得到定量分析。動態(tài)反演綜合假說將煤與瓦斯突出的過程作為一個動力演化的過程。原系統(tǒng)按時間序列提取的主要影響

2、因素指標，根據(jù)系統(tǒng)相互作用原理，包含了動力系統(tǒng)演化的全部信息。根據(jù)混沌動力學理論由其主要影響因素指標提取的混沌時間序列在微分同胚意義下同構(gòu)于按一定的嵌入維數(shù)重構(gòu)的相空間，對相空間演化軌跡分析預測能得到同一時空的權(quán)重并可反演到原煤與瓦斯突出系統(tǒng)，使得在一定時空條件下分析綜合作用中主要因素影響大小成為可行。 在綜合分析影響煤與瓦斯突出特點的基礎上建立的煤與瓦斯固流耦合作用理論也是目前得到普遍認可理論，但由于煤巖固體的變形和破壞對力學

3、參數(shù)影響以及固流耦合本構(gòu)關(guān)系停留在試驗基礎上都使得建立的數(shù)學力學模型與實際問題必然會有偏差，提出從系統(tǒng)演化規(guī)律的角度出發(fā)，基于動力學中Takens定理，根據(jù)混沌時間序列重構(gòu)出的相空間，恢復出吸引子，并根據(jù)吸引子的類型來分析判斷突出的情況。為煤與瓦斯固流耦合作用找到了一種在一定時空下的映射同構(gòu)系統(tǒng)，進而得到等價的動力學行為。 在混沌動力學理論基礎上，系統(tǒng)地分析和論證了離散混沌動力系統(tǒng)的時間序列分析理論和方法，創(chuàng)造性地提出了混沌時間

4、序列預測中新的思想方法，包括分段線性逼近，三次樣條函數(shù)逼近，傅里葉函數(shù)和小波函數(shù)逼近以及正態(tài)函數(shù)逼近等一系列新的基于重構(gòu)技術(shù)的預測方法。在分析煤與瓦斯突出系統(tǒng)中煤體的孔隙裂隙結(jié)構(gòu)、瓦斯分布、斷層的演化過程各具分形特征的基礎上，提出了瓦斯分布的多重分維思想并給出其相應的數(shù)學模型。研究了度量煤與瓦斯突出這個復雜系統(tǒng)的相對標度不變量分維數(shù)。并給出分維數(shù)的各種計算和煤與瓦斯突出的一種新判據(jù)。 在由Lyapunov指數(shù)數(shù)值計算判別系統(tǒng)的混