煤礦采空區(qū)失穩(wěn)災(zāi)害鏈?zhǔn)巾憫?yīng)特征研究.pdf

1、針對(duì)煤礦采空區(qū)失穩(wěn)帶來的災(zāi)害，一直難以有效控制這一關(guān)鍵科學(xué)問題，引入災(zāi)變鏈?zhǔn)嚼碚摚芯苛嗣旱V采空區(qū)失穩(wěn)災(zāi)害的鏈?zhǔn)叫?yīng)，分析了其鏈?zhǔn)巾憫?yīng)特征，對(duì)于研究煤礦采空區(qū)失穩(wěn)災(zāi)害具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。
　　本文采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、資料收集分析、理論分析、數(shù)值模擬等手段，運(yùn)用采礦學(xué)、災(zāi)害學(xué)、開采動(dòng)力學(xué)、巖石力學(xué)、突變理論、耦合理論等方法，在災(zāi)害鏈定義、分類、鏈?zhǔn)叫?yīng)理論模型及鏈?zhǔn)桨l(fā)展階段研究的基礎(chǔ)上，研究了煤礦采空區(qū)失穩(wěn)災(zāi)害的影響因素，獲得了多因

2、素耦合作用下的煤礦采空區(qū)失穩(wěn)鏈?zhǔn)巾憫?yīng)特征。主要結(jié)論為:
　　(1)煤礦采空區(qū)失穩(wěn)災(zāi)害鏈?zhǔn)捷d體的表征形式為物質(zhì)、能量、信息，其性態(tài)演化規(guī)律主要表現(xiàn)為潛存性、階段性、間歇性、周期性、延續(xù)性。煤礦采空區(qū)會(huì)經(jīng)歷一個(gè)“失穩(wěn)-穩(wěn)定-再失穩(wěn)-再穩(wěn)定(～)”周期性和階段性的典型鏈?zhǔn)竭^程。
　　(2)煤礦采空區(qū)失穩(wěn)主要影響因素包括區(qū)域地質(zhì)及構(gòu)造分布、采空區(qū)/煤柱尺寸與形態(tài)、采空區(qū)覆巖及圍巖巖性、地表水系分布、采空區(qū)上下及周圍煤層開采情況、采空

3、區(qū)類型及遺留時(shí)間、采空區(qū)地表建筑物及植被分布等7種，最典型的影響因素為采空區(qū)積水、煤柱和構(gòu)造。
　　(3)基于尖點(diǎn)突變理論對(duì)煤柱穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算，當(dāng)煤柱的彈性核區(qū)的面積A＜1.089w2時(shí)，煤柱發(fā)生突變失穩(wěn)。煤柱的穩(wěn)定性計(jì)算都是以煤柱荷載和煤柱強(qiáng)度為基礎(chǔ)的，煤柱的時(shí)間效應(yīng)對(duì)煤柱的穩(wěn)定性也有很明顯的作用，通過數(shù)值模擬進(jìn)行了煤柱應(yīng)力場(chǎng)和蠕變特征的演化，煤柱的彈性核區(qū)不斷縮小，導(dǎo)致最后失穩(wěn)。
　　(4)將采空區(qū)災(zāi)害耦合系統(tǒng)分為孕災(zāi)

4、環(huán)境、致災(zāi)因素、承災(zāi)體，并且對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)行了因素歸類劃分，共分為三級(jí)指標(biāo)。分析了失穩(wěn)災(zāi)害的耦合類型，子系統(tǒng)內(nèi)部因素的耦合以及子系統(tǒng)之間的耦合，列出了耦合關(guān)系圖。分析了多因素的耦合效應(yīng)，包括正正耦合和正負(fù)耦合。分析了采空區(qū)在鏈?zhǔn)桨l(fā)展階段的耦合過程。構(gòu)建了采空區(qū)穩(wěn)定性災(zāi)害的耦合度模型，對(duì)失穩(wěn)災(zāi)害進(jìn)行定性定量分析，將耦合理論和層次分析法相結(jié)合，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行定量描述，確定權(quán)重。最后最系統(tǒng)的列出了耦合度計(jì)算公式，對(duì)各因素及子系統(tǒng)之間進(jìn)行耦合