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第1章 矿井通风与灾害防治1

1.1 矿井通风系统存在的主要问题1

1.2 矿井通风系统的作用4

1.3 矿井通风系统分析、评价方法5

第2章 矿井空气物理学及风流流动7

2.1 空气的物理性质7

2.2 矿井通风中的热交换10

2.2.1 导热10

2.2.2 对流12

2.2.3 辐射14

2.2.4 矿井火灾时期烟流与井巷围岩之间的不稳定传热系数15

2.3 矿井通风中的有毒有害物质16

2.3.1 甲烷16

2.3.2 一氧化碳16

2.3.3 二氧化碳17

2.3.4 二氧化氮17

2.3.5 二氧化硫17

2.3.6 硫化氢18

2.3.7 氨18

2.4 空气压力18

2.4.1 能量方程18

2.4.2 静压、位压、速压19

2.5 风流的流动状态20

2.6 通风阻力21

2.6.1 阻力定律21

2.6.2 通风阻力的计算23

2.7 等积孔23

2.8 通风动力25

2.8.1 主要通风机特性曲线最佳拟合次数25

2.8.2 通风机联合运转29

参考文献30

第3章 通风网络计算基础32

3.1 原始数据设计32

3.2 通风网络图的计算机存储34

第4章 通风网络运算理论35

4.1 通风网络的基本概念35

4.2 通风网络的拓扑关系39

4.2.1 数表表示39

4.2.2 通风网络图表示39

4.2.3 矩阵表示40

4.3 深度优先搜索法50

4.3.1 方法概述50

4.3.2 正向深度优先搜索51

4.3.3 深度优先遍历搜索54

4.3.4 搜索策略与退栈策略55

4.4 图的连通性判定数学模型56

4.4.1 图的连通性56

4.4.2 基于矩阵运算的图的连通性判定理论及算法57

4.4.3 基于深度优先搜索的图的连通性判定理论及算法59

4.5 回路确定理论及算法61

4.5.1 基于矩阵运算的回路确定理论及算法61

4.5.2 基于搜索的回路确定理论及算法61

4.6 通路总数确定数学模型63

4.6.1 基于矩阵运算的通路总数确定数学模型63

4.6.2 通风网络中通路总数确定方法的改进63

4.7 通路确定数学模型及算法68

4.7.1 基于符号运算的通路确定数学模型及算法68

4.7.2 基于深度优先搜索法的通路确定数学模型及算法68

4.7.3 独立通路确定数学模型及算法70

4.7.4 含有单向回路的通风网络通路确定数学模型及算法71

4.8 最小树的算法72

4.8.1 最小树72

4.8.2 最小树的算法——避圈法73

4.9 最短路确定数学模型74

4.10 单向回路确定数学模型75

参考文献77

第5章 基于通路法和灵敏度理论的矿井通风系统优化调节79

5.1 网络解算79

5.2 网络解算预处理79

5.3 网络解算数学模型80

5.3.1 节点风量平衡定律80

5.3.2 能量守恒定律81

5.3.3 网络解算的数学模型81

5.4 网络解算的斯考德-恒斯雷法82

5.5 网络解算影响因素分析83

5.6 网络优化调节84

5.6.1 网络优化调节数学模型84

5.6.2 优化调节方法研究现状84

5.6.3 优化调节的通路法87

5.7 基于通路法和灵敏度理论的矿井通风系统优化调节89

5.7.1 PS优化调节的目的90

5.7.2 PS优化调节方法流程90

参考文献92

第6章 矿井通风系统可靠性理论与算法94

6.1 系统可靠性94

6.1.1 系统及其可靠性94

6.1.2 系统可靠性的度量指标94

6.1.3 系统可靠性计算95

6.2 矿井通风系统可靠性研究概况96

6.2.1 国外研究现状96

6.2.2 国内研究现状96

6.3 矿井通风系统可靠性算法研究现状98

6.3.1 可靠性计算与可靠性评价98

6.3.2 可靠性计算算法98

6.4 矿井通风的任务99

6.5 矿井通风系统可靠性定义100

6.6 风路可靠度100

6.6.1 风路可靠度理论模型100

6.6.2 风路风量分布规律101

6.7 通风机可靠度106

6.8 构筑物可靠度109

6.9 通风系统可靠度110

6.10 通风系统可靠度计算中存在的问题110

6.11 基于截断误差理论和网络简化技术的不交化最小路集算法111

6.11.1 直接构造不交化通路集112

6.11.2 ESR算法原理115

6.11.3 网络简化技术115

6.11.4 网络简化在可靠度计算中的应用119

6.11.5 ESR算法119

6.12 通风系统可靠度的灵敏性120

参考文献121

第7章 矿井火灾时期通风系统可靠性理论与算法124

7.1 矿井火灾时期高温烟流污染分析理论124

7.1.1 高温烟流污染状态124

7.1.2 引火源125

7.1.3 火灾燃烧状态及其风流流动状态125

7.1.4 污染范围的确定126

7.2 火区最高温度计算数学模型127

7.2.1 井巷火灾的过程127

7.2.2 火灾烟流最高温度的计算方法128

7.3 火区最高温度数值计算原理131

7.4 火灾时期高温烟流动态蔓延模拟方法135

7.5 火灾时期高温烟流动流经巷道温度分布136

7.5.1 火灾时期高温烟流动流经巷道温度分布计算方法136

7.5.2 火灾时期高温烟流动流经巷道温度分布数值计算137

7.6 火灾时期烟流（风流）节点混合计算模型138

7.7 火灾时期高温烟流动态传播数值模拟138

7.8 矿井火灾时期最佳避灾路线139

7.8.1 灾变时期避灾路线选择的基本原则139

7.8.2 选择避灾路线的方法140

7.8.3 确定最佳避灾路线数学模型及应用141

7.9 矿井火灾时期通风系统可靠性理论145

7.9.1 矿井火灾时期通风系统可靠度计算原理145

7.9.2 计算实例145

参考文献149

第8章 广义角联结构确定数学模型及算法150

8.1 广义角联结构150

8.2 角联结构研究现状150

8.3 基于无向图的角联结构识别数学模型151

8.4 广义角联结构识别程序设计原理153

8.4.1 程序设计思想153

8.4.2 广义角联分支搜索策略对比分析154

8.4.3 广义角联分支搜索步骤157

参考文献158

第9章 基于灵敏度和灵敏度衰减率的通风系统稳定性理论159

9.1 通风系统中风量变化规律分析159

9.2 灵敏度160

9.2.1 风量灵敏度160

9.2.2 风压灵敏度161

9.3 灵敏度研究现状161

9.4 风量灵敏度数学模型161

9.5 风量灵敏度矩阵的性质162

9.6 风量灵敏度衰减率163

9.6.1 风量灵敏度衰减率定义式163

9.6.2 风量灵敏度随流阻变化规律164

9.7 风量灵敏度计算的迭代法164

9.8 灵敏度迭代计算过程中存在的问题165

9.8.1 过度迭代问题165

9.8.2 灵敏度病态解165

9.9 灵敏度数值分析解决方案166

9.9.1 过度迭代问题的解决方案166

9.9.2 灵敏度病态解解决方案167

9.10 风压灵敏度计算170

9.11 基于灵敏度及灵敏度衰减率的通风系统稳定性理论170

9.11.1 利用灵敏度进行通风网络稳定性分析170

9.11.2 利用灵敏度衰减率进行通风网络稳定性分析171

9.12 基于灵敏度及灵敏度衰减率确定通风系统按需调节时风阻合理调节范围171

9.13 角联分支的稳定性及可靠性173

9.13.1 角联分支的存在对通风系统稳定性的影响174

9.13.2 通风系统中角联分支的稳定性175

9.13.3 角联分支的存在对通风系统总风阻的影响176

9.13.4 角联分支对通风系统可靠性的影响176

参考文献177

第10章 通风系统抗灾变能力分析评价179

10.1 通风系统抗灾变能力指标体系179

10.2 隶属函数构造方法180

10.3 通风系统抗灾变能力指标重要性分析190

10.4 矿井通风系统抗灾变能力模糊综合评价193

参考文献195

第11章 矿井通风网络中的单向回路数学模型及算法196

11.1 单向回路及其产生原因分析196

11.2 基于矩阵计算的单向回路确定算法197

11.2.1 通风网络中的单向同路分析197

11.2.2 基于节点邻接矩阵的单向回路确定数学模型198

11.2.3 单向回路确定实例198

11.3 含有单向回路的通路确定算法199

11.3.1 含有单向回路的通路常规算法失效199

11.3.2 含有单向回路的通路确定算法201

11.4 单向回路防控措施203

参考文献205

第12章 基于通风网络特征图的通风系统分析理论与技术206

12.1 通风网络特征图及其性质206

12.1.1 通风网络特征图206

12.1.2 通风网络特征图的性质207

12.2 通风网络特征图研究现状209

12.3 通风网络特征图的功能211

12.4 通风网络特征图绘制数学模型213

12.4.1 无单向回路的通风网络特征图绘制数学模型213

12.4.2 有单向回路的通风网络特征图绘制数学模型215

12.5 立体通风网络特征图绘制优化研究218

12.6 通风网络特征图绘制软件开发219

12.6.1 网络解算219

12.6.2 计算坐标220

12.6.3 绘制通风网络特征图221

12.7 三维通风网络特征图的研制225

参考文献228

第13章 高瓦斯矿井以风定产决策支持系统230

13.1 研究的意义230

13.2 以风定产极限最大风量快速确定系统230

13.2.1 网络流图的最大流问题230

13.2.2 求解最大流的通路法231

13.3 矿井以风定产决策支持系统保障技术235

13.3.1 通风系统可靠性快速确定及分析系统235

13.3.2 基于灵敏度的通风系统稳定性定量分析系统237

13.3.3 基于无向图的角联结构自动识别与稳定性分析系统238

13.3.4 基于风网特征图的通风系统评价系统238

参考文献238