煤柱巖爆的突變理論研究.pdf

1、巖爆一直是礦業(yè)與巖土工程界廣泛關注和研究的重點問題之一，其發(fā)生過程具有高速性和瞬時性以及極大的破壞性。近年來隨著突變理論的提出和快速發(fā)展，我國巖石力學界諸多學者將突變理論用來描述巖爆這種突變現(xiàn)象，取得了一些可喜的研究成果。本文首先綜述國內(nèi)外關于巖爆的研究現(xiàn)狀，闡述目前巖爆研究中存在的問題以及發(fā)展趨勢；介紹了巖爆的概念、成因、影響因素及巖爆理論，重點介紹煤的沖擊傾向；回顧突變理論的歷史和現(xiàn)狀，介紹突變理論中的幾個重要概念；分析用突變理論解

2、決巖爆問題的一般方法，并通過計算實例用折迭突變模型描述了巖爆過程中的系統(tǒng)行為。 通過對狹窄煤柱巖爆問題進行全面、系統(tǒng)的突變理論分析，取得的研究成果如下：(1)將堅硬頂板下狹窄煤柱巖爆視為無限長彈性地基支承的巖梁失穩(wěn)問題，建立簡化的巖梁-煤柱系統(tǒng)力學分析模型，解得巖梁的撓曲線方程。根據(jù)由能量守恒原理得到的功、能增量平衡關系式，求得巖梁-煤柱系統(tǒng)作準靜態(tài)形變時的平衡方程——折迭突變模型平衡方程；該突變模型的平衡方程和平衡路徑所展示的

3、全部性態(tài)，可對煤柱以巖爆形式破壞和漸進形式破壞過程中，包括系統(tǒng)穩(wěn)定性在內(nèi)的所有行為，作一一相對應的描述。 (2)證明了煤柱巖爆的條件是Cook剛度準則，該準則可以動態(tài)地用煤柱形變增大時所需外界的能量輸入率趨于零來表示；計算了煤柱巖爆地震能釋放量，闡明煤柱巖爆機制是由于巖梁彈性能釋放量超過峰后軟化煤柱形變所耗的能量。 (3)得到了巖梁的等效剛度計算方法。通過巖梁彈性勢能變化率曲線、煤柱耗能曲線及能量輸入率曲線，以幾何形式描