基于图论的矿井突水水流漫延模型与最佳逃生路径的研究
Research on the Water Inrush Flow Spreading Model and Optimal Escape Path in Mines Based on Graph Theory
DOI: 10.12677/pm.2026.162051, PDF,   
作者: 范 鹏:四川职业技术学院通识教育学院,四川 遂宁
关键词: 水流漫延模型图论曼宁公式应急逃生Water Flow Spreading Model Graph Theory Manning’s Formula Emergency Escape
摘要: 矿井突水严重威胁矿山开采与井下人员安全,精准预测突水范围、优化逃生路径对矿山安全生产至关重要。本文针对不同突水场景与应急需求,以图论框架和路径优化算法为核心,采用分叉速度衰减规则和曼宁公式简化水流传播,得到双突水点突水时的全矿井巷道水流漫延模型和工人逃生最优路径方案。研究结果可为矿井水灾演进研究与应急逃生规划提供解决方案。
Abstract: Mine water inrush poses a serious threat to mining operations and the safety of personnel underground. Accurate prediction of the water inrush range and optimization of escape routes are crucial for safe production in mines. This paper focuses on different water inrush scenarios and emergency response needs, using graph theory frameworks and path optimization algorithms as the core. By adopting bifurcation velocity attenuation rules and Manning’s formula to simplify water flow propagation, it derives a model of water flow spread in the entire mine tunnel during water inrush at multiple inrush points, as well as an optimal escape route plan for workers. The research results can provide solutions for the study of mine flood evolution and emergency escape planning.
文章引用:范鹏. 基于图论的矿井突水水流漫延模型与最佳逃生路径的研究[J]. 理论数学, 2026, 16(2): 218-226. https://doi.org/10.12677/pm.2026.162051

参考文献

[1] 桑兴旭, 罗五洲, 钟平, 等. 基于组合权重-TOPSIS法的矿井突水风险评价[J]. 中国矿业, 2024, 33(S1): 397-402.
[2] 田志伟, 任素雅, 林云, 等. 大采深高承压水条件下煤层底板突水问题及解决对策[J]. 中国煤炭地质, 2024, 36(2): 43-47.
[3] 王威. 成片小窑采空区奥灰突水特大水害快速治理关键技术研究[J]. 能源与环保, 2025, 47(6): 111-119.
[4] 曹伟伟. 矿井水害防治工作中定向钻探技术的应用研究[J]. 矿业装备, 2024(10): 46-48.
[5] 李鑫, 孙亚军, 徐智敏, 等. 矿山采动突水危险源划分与致灾危险性评价研究[J]. 煤炭工程, 2023, 55(9): 108-115.
[6] 冯子阳. 矿井突水模拟及逃生路径分析系统研究与应用[D]: [硕士学位论文]. 徐州: 中国矿业大学, 2022.
[7] 苏明强. 信息化技术在煤矿矿井安全生产管理中的应用[J]. 移动信息, 2024, 46(4): 219-222.
[8] 葛红丽. 机电一体化条件下的矿井设备管理策略[J]. 工程管理与技术探讨, 2024, 6(3): 107-109.
[9] 范强. 煤矿井下定向钻探数字化监测技术及其煤岩识别应用研究[D]: [硕士学位论文]. 北京: 煤炭科学研究总院, 2024.
[10] 燕翔, 牛存稳, 贾仰文, 等. 基于曼宁公式的汾河生态系统服务价值研究[J]. 南水北调与水利科技(中英文), 2024, 22(5): 927-936.
[11] 张佳良, 凌敏. 基于可靠性的铁路应急运输路径多目标优化[J]. 综合运输, 2024, 46(1): 109-113.
[12] 全国大学生数学建模竞赛. 2025年高教社杯全国大学生数学建模竞赛赛题[EB/OL].
https://www.mcm.edu.cn/html_cn/node/03c91a444e62eee81a3740fa97a461a6.html, 2025-09-04.