基于尖点突变理论的大团山矿床盘区顶板-矿柱稳定性分析

铜陵冬瓜山铜矿的大团山矿床-580m水平以上主要采用盘区回采的方式进行采矿。为安全高效回采大盘区之间经济效益相当可观的矿柱资源,需要对盘区矿柱回收方案的安全性进行论证。本文尝试将尖点突变模型与大团山矿床的具体条件相结合,研究盘区顶板-矿柱系统的稳定性,为大团山矿床的矿柱回采方案评价探索了实用的评估技术。     

基于尖点突变理论的矿房间矿柱的稳定性分析

为了便于分析,对矿房矿柱系统进行了简化,简化后变为固支梁-矿柱力学系统,同时建立了它们的力学模型。根据力学系统的本构关系,确立了尖点突变理论模型。通过分析表明矿柱失稳只跟矿房矿柱自身的内部条件有关,而与外界的作用无关。同时还研究了矿柱突跳失稳的释能机制,研究表明,失稳所释放的能量也仅跟矿房矿柱系统自身有关。最终得出结论,合理优化矿房矿柱自身系统的力学-几何特性参数,破坏产生矿柱突变失稳的充要条件,是控制矿柱稳定性、保证安全生产的有效手段。     

基于尖点突变模型的矿柱失稳机理研究

采用突变理论建立了金矿矿柱失稳的一个尖点突变模型,并据此对矿柱失稳破坏发生机理进行了分析．基于定态曲面方程和分支曲线方程,分别求得矿柱应力强度比Fq和临界破坏宽度rp1．研究表明：当Fq〉1或rpz〉rp1时,矿柱会发生失稳;当Fq〈1或rpz〈rp1时,矿柱不会发生失稳;而在控制平面尖点曲线内右分支曲线附近,矿柱破坏宽度rpz微小的增量,就可能导致矿柱由不失稳状态突变为失稳状态．实例分析表明：该模型用于描述矿柱应力强度比的发展规律是恰当的,用其进行矿柱失稳预测也是较准确的．     

基于尖点突变理论的大跨度巷道顶板稳定性分析

基于尖点突变理论并结合巷顶板组合梁力学模型,建立了大跨度巷道顶板系统的失稳判据。顶板失稳判据表明:巷顶板失稳的临界状态取决巷道宽度、巷顶板垂直应力及水平应力的组合。当顶板侧压大于5MPa时,随巷宽的增大,引起顶板失稳的顶压由大变小;当侧压小于5MPa时,不论巷宽如何,顶板在失稳时所能承受的顶压基本相同。对于跨度大于5m的巷道,随着侧压的增大,能引起顶板失稳的顶压先增大后减小。在顶压一定的情况下,大跨度巷道顶板在侧压较小或较大时都可能失稳。     

顶板-锚拉支架系统稳定性的突变理论分析

本文对裂纹顶板系统的稳定性运用突变理论分析，其失稳模式可归结为突变理论中的尖点突变模型，并由该模型的分叉集方程导得顶板大面积冒落的临界条件。对照分叉集方程的图形，从几何上分析系统参数变化对顶板稳定性的影响。形象地观察到顶板岩体的流变特性和裂纹顶板应力集中部位的局部破碎累积量是导致顶板冒落的主要因素。在文中图2所示锚拉支架的补强充分的条件下，由系统参数决定的控制点路径无法达到分叉集右分枝，顶板冒落的临界条件得不到满足，相应顶板处于稳定状态。     

坚硬顶板下煤柱岩爆的尖点突变理论分析

用尖点突变模型对坚硬顶板下煤柱岩爆非稳定机制的讨论，给出了岩爆发生准则，岩爆时的顶板突跳和能量释放量，讨论了影响岩爆的因素及影响程度。并以此为基础讨论了岩爆发生的前兆规律与过程，提出了可临测的前兆信息。这种既研究准则、又研究前兆与过程的方法，是防治岩爆的更为实际和有效的途径。     

基于尖点突变理论的水平矿柱稳定性分析

为了探明金川二矿区多中段开采时临时水平矿柱的稳定性,基于多中段同时开采下水平矿柱的受力特征,提出了水平矿柱的力学模型,在此基础上,采用突变理论的分析方法,通过对水平矿柱力学模型的分析,推导出了水平矿柱总势能表达式,建立了水平矿柱的尖点突变模型,最终导出了水平矿柱失稳的充要力学条件判据,获得了水平矿柱失稳概率小的结论,并提出了水平矿柱回采的工程技术措施。     

岩盐溶腔井组间矿柱稳定性突变理论分析

本文采用固支梁-矿柱模型，利用尖点突变理论研究了岩盐井组间矿柱失稳的临界条件，并分析了矿柱突跳失稳的释能机制。     

尖点突变理论在顶板突水规律研究中的应用

以大佛寺煤矿工程为背景,运用关键层理论与尖点突变理论分析了采场顶板透水的发生机理,认为基岩关键层突发性破断失稳是顶板突水的诱因。通过建立基岩关键层破断力学模型,得到了表征断裂过程的势函数,定性解释了顶板突水机理,定量得到了基岩关键层极限跨距及顶板突水的充分必要条件。最后与固体相似模拟实验结果对比分析,说明应用突变理论分析顶板突水机理是可行的。     

矿柱失稳的突变分析

对顶板-矿柱围岩系统进行了简化,将矿柱近似为由弹性元件和塑性软化元件串联组成,建立了顶底板-矿柱系统的力学模型;基于突变理论建立了顶板-矿柱围岩系统失稳发生冲击地压的尖点突变模型,得出矿柱失稳的充要条件.分析了影响矿柱失稳的因素,可以为实际的生产设计提供参考.     

基于尖点突变模型的临时矿壁系统失稳机制及矿壁厚度优化

针对临时矿壁系统失稳这一无间柱连续开采面临的重要问题,基于临时矿壁结构的稳定性力学模型研究,应用尖点突变理论分析了矿壁结构失稳的力学机制,得到矿壁屈曲失稳的尖点突变方程,获得矿壁失稳破坏的充分条件和必要条件。在此基础上,推导出矿壁失稳的极限厚度值的计算方法及其影响因素,并提出减小矿壁厚度、提高矿壁稳定性的3种控制措施。以安徽凤凰山铜矿工程为实例,其矿壁厚度的理论计算值应大于5.061 m,并进行了工业验证,实际生产中适宜的厚度值为5.5 m。工业应用结果表明,将尖点突变模型运用到临时矿壁系统中进行稳定性分析和参数设计计算是合理可行的。     

采掘工作面发生冲击地压的尖点突变模型研究

根据煤层冲击地压的非稳定性问题,建立了煤层冲击地压的力学模型,采用非线性科学中的突变理论,对煤层变形失稳及冲击地压进行了突变理论分析,得出了煤层冲击地压发生的条件以及冲击地压发生时煤层变形的突跳量和所释放出来的能量表达式,其研究成果深化了对煤岩失稳和冲击地压发生机制的认识。     

尖点突变理论在云南某铁矿巷道失稳判据的应用

针对地下矿山在开采过程中,深部巷道围岩稳定控制问题,以云南某自走铁矿1 430 m中段开采巷道为工程背景,基于尖点突变理论,提出构建位移-时间势函数的方法,对矿山现场位移监测数据进行多项式拟合得到势函数突变特征值,并根据特征值正负判断监测点巷道稳定性。利用FLAC3D数值模拟手段对理论计算的准确性进行验证分析。结果表明：基于位移-时间的尖点突变失稳模型能够较为准确地判断巷道围岩的稳定性。     

大团山铜矿床探矿对比分析

应用大团山铜矿床地质勘探和基建探矿的成果资料,对矿床总体勘查情况及矿体内部主要地段变化情况进行对比,分析了误差产生的原因,为今后类似矿床的勘查、开发提供借鉴。     

基于尖点突变模型巷道层状围岩失稳机制及判据研究

巷道顶部围岩受力系统是高度非线性的复杂大系统,尤其是层状围岩的突变失稳问题更是目前实际工程中的难点和科学研究的重点。在基于层状围岩稳定性地质力学模型和势能函数的基础上,建立了弯折失稳破坏的尖点突变模型,注重研究系统状态发生突变时外界的控制条件,主要阐述非线性系统从连续渐变状态走向系统性质的突变,并据此分析了层状围岩突变失稳破坏过程中的能量转化发生机理。基于定态曲面方程和分支曲线方程,推导得出系统失稳的充要力学条件,建立了符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据,揭示围岩的稳定性主要由外力(P,q),岩体的弹性模量(E),容重(γ_c),层间极限剪应力(p_t)以及几何形态(l,h)控制,并提出了防护建议。结合矿区巷道围岩实例,运用尖点突变失稳判据预测分析结果与实际情况相符合。     

基于尖点突变理论的巷道开挖围岩稳定性及支护研究

针对矿山在巷道掘进过程中极易发生失稳破坏问题,以川南某矿巷道为工程背景,通过FLAC3D软件分析开挖过程中围岩稳定性变化规律,监测关键点位移变化情况,将监测位移与尖点突变理论结合,建立巷道围岩稳定性判定的数学模型.结果表明:随着开挖顶板、底板和两帮会逐渐发生失稳变形,在开挖到第7步时发生突变围岩破坏,结合同一层位回风巷...     

基于突变理论和广义H-B强度准则的采空区顶板稳定性分析

为实现煤矿采空区塌陷区土地的治理利用,对煤矿采空区进行顶板稳定性的分析与研究。鉴于采空区顶板的失稳破坏是一个非线性的过程,分别从结构力学和岩体本构关系两个角度建立采空区顶板稳定性分析模型。首先将采空区顶板岩梁结构简化为力学三铰拱模型,然后进行力学分析,求出其力学结构系统的总势能,基于突变理论,建立其力学结构失稳破坏的尖点突变模型;其次构建基于极限平衡法的采空区顶板筒状塌落一般模型,考虑到实际工程的广泛应用,进而建立基于广义H-B强度准则的矩形采场顶板筒状塌落极限平衡分析模型。最后通过不同工程算例分别对2个模型进行了分析和验证,且二者计算结果均与工程实际情况一致,说明两种模型均适用采空区顶板稳定性的分析,为研究采空区稳定性提供一种新的途径。