多重分形理论在工作面煤与瓦斯突出预测中的应用与分析

该篇文章《基于多重分形理论的工作面煤与瓦斯突出预测》发表于2017年9月的辽宁工程技术大学学报（自然科学版），由邓存宝博士和凡永鹏博士共同撰写。研究的目标是提高工作面煤与瓦斯突出的预测效率和准确性。他们采用了多重分形理论这一先进的数学方法，对瓦斯涌出的时间序列进行了深入分析。 首先，作者通过绘制分配函数与划分尺度之间的双对数曲线，计算了广义分形维数Dq和奇异指数α，这两个参数是衡量复杂系统分形性质的关键指标。他们进一步分析了参数k0、Δα和Δf(α)随时间的变化趋势，这些参数的变化揭示了瓦斯涌出量在不同时间段内的非均匀特性。多重分形谱f(α)的计算和分析则提供了对瓦斯活动模式的更深层次理解。 研究发现，无论是在q>0还是q<0的条件下，瓦斯涌出量的时间序列都表现出多重分形特征，即在大范围的尺度上满足标度不变性，这意味着瓦斯涌出的行为在不同尺度下表现出一致的规律性。此外，多重分形参数在大部分情况下呈现出小幅度的波动并趋于稳定，但在接近煤与瓦斯突出可能发生的时间点时，这些参数显著偏离正常水平，这可能预示着突出风险的上升。 邓存宝和凡永鹏的研究表明，多重分形理论能够有效地捕捉到瓦斯涌出的复杂动态，且k0、Δα、|Δf(α)|等参数的变化与煤与瓦斯突出的潜在风险密切相关。这些参数的关联性为构建瓦斯突出预测模型提供了依据，有助于提升预测的精确性和及时性，对于煤矿安全管理和灾害预防具有重要的实际应用价值。 该文通过多重分形理论的应用，为煤炭开采中的煤与瓦斯突出预测提供了一种新的科学方法，为保障煤矿作业人员安全和降低事故风险提供了强有力的数据支持和技术手段。