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(guān)注和研究的重點(diǎn)問題之一，其發(fā)生過程具有高速性和瞬時(shí)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(xué)界諸多學(xué)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(guān)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(diǎn)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(gè)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(jì)算實(shí)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(jìn)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(jiān)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(xué)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(guān)系式，求得巖梁-煤柱系統(tǒng)作準(zhǔn)靜態(tài)形變時(shí)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(jìn)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(yīng)的描述。 (2)證明了煤柱巖爆的條件是Cook剛度準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則可以動(dòng)態(tài)地用煤柱形變增大時(shí)所需外界的能量輸入率趨于零來表示；計(jì)算了煤柱巖爆地震能釋放量，闡明煤柱巖爆機(jī)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(jì)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