地下采场失稳的能量突变判断准则及其应用

文章在有限元计算模拟地下采场开挖的实际工程设计中，根据岩石破坏与岩体工程整体失稳破坏的含义不同，提出不能将岩石材料的破坏与岩石工程系统的破坏用同样的破坏准则加以判断的观点．运用能量的原理，借助突变理论的方法，推导出了采场开挖前后系统失稳破坏的能量突变准则，通过计算开挖前后能量变化值，以判断采场系统失稳的可能性．通过对国内某铅锌矿的有限元模拟分析，证明所提出观点和判断准则是正确的，具有一定的实用价值．     

地下采场失稳的能量突变判断准则及其应用

文章在有限元计算模拟地下采场开挖的实际工程设计中,根据岩石破坏与岩体工程整体失稳破坏的含义不同,提出不能将岩石材料的破坏与岩石工程系统的破坏用同样的破坏准则加以判断的观点．运用能量的原理,借助突变理论的方法,推导出了采场开挖前后系统失稳破坏的能量突变准则,通过计算开挖前后能量变化值,以判断采场系统失稳的可能性．通过对国内某铅锌矿的有限元模拟分析,证明所提出观点和判断准则是正确的,具有一定的实用价值．     

岩体工程失稳的塑性能突变判据及其应用

岩体工程失稳形式的判定是近年来岩石工程界关心的一个重要问题。在总结前人研究的基础上,根据能量耗散原理、突变理论,提出了岩体工程灾变失稳的塑性能突变判据,并应用于金川二矿水平矿层的稳定性判定,结合水平矿层的现场工程地质调查和声波探测结果,得出结论：水平矿层现已遭受新的破坏,处于峰值强度后的破裂状态,水平矿层在开采过程中不会发生突然性的灾变失稳。     

许东沟矿下盘岩体边坡能量突变分析

极限平衡法一直是边坡稳定性分析的主要计算方法,具有不考虑岩土体变形的主要理论缺陷,而且 目前经常以数值分析的单元安全度计算相辅助,但总体效果尚未改观。数值模拟、强度折减和能量突变相结合,计 算分析了许东沟露天矿下盘二期设计边坡的稳定性,开采初期至-48 m 水平时,混合岩构成的岩体边坡安全系数 高达 2.18,边坡较为稳定;采深到-204 m 时,绿泥石英片岩在边坡出露后,安全系数下降为 1.59;而下部边坡由强度 较高的铁矿体构成,安全系数并未因高度增加而下降,最终边坡安全系数为 1.64,并同极限平衡法的计算结果进行 了对比。探讨了局部边坡分析时的能量统计区域形状影响问题,梯形和平行四边形区域的能量密度统计值略有差 异,但突变点一致。采用同极限平衡法相同的强度折减策略,数值模拟和能量突变相结合的方法,可弥补极限平衡 法的理论缺陷,考虑问题全面,是值得深入研究的一种计算体系。     

失稳倾向矿床结构参数优化及稳定性的能量突变分析

讨论了失稳倾向矿床的采场结构参数的优化问题,以平均能量释放率为优化目标,将数值模拟与正交设计方法相结合,提出了失稳倾向矿床采场结构参数优化的一般方法。采用作者改进的优化方法与程序,对某失稳倾向矿床的采场结构参数进行了优化研究,获得了该矿床开采设计较优的采场结构参数。并用能量释放理论进行分析,讨论了其稳定性,为矿山实际生产提供了可靠的理论依据。     

用突变理论预测地下采场冲击地压发生的可能性

冲击地压是地下采场中破坏最为严重的一种地压现象，本文试用突变理论对冲击地压发生的可能性进行预测，结合两市镇石膏矿现场实例进行分析，取得了良好的效果。预测结果表明，该矿采场不会发生冲击地压，采用的采矿工艺是可行的。     

深部大跨度采场盘区矿柱的失稳研究

盘区矿柱在深部开采过程中起到非常重要的支撑作用,在研究盘区矿柱失稳问题时,为保证回采作业安全,确定合理的盘区矿柱宽度具有重要意义。根据深部大跨度采场的岩梁—狭窄盘区矿柱建立了简化力学模型,利用能量突变分析法,导出盘区矿柱的失稳判据为:ΔΠ 0时,盘区矿柱处于失稳态;ΔΠ=0时,盘区矿柱处于失稳和稳定态的临界点;ΔΠ不存在时,盘区矿柱处于稳定态。将该判据应用于某铜矿,得到盘区矿柱的安全宽度为31 m。数值模拟及现场位移监测综合分析结果表明,盘区矿柱宽度为31 m时,满足深部开采的安全稳定性要求。     

采场厚硬顶板破断失稳与能量聚散演化研究

针对采场厚硬顶板强矿压问题,在采场厚硬顶板采动失稳影响特征分析基础上,运用力学理论构建采场厚硬顶板采动承载力学模型,分析采场厚硬顶板采动承载状态及能量积聚演化发布规律,从能量转化角度分析采场厚硬顶板破断致积聚能量释放与强动压显现关系,推导出工作面液压支架动载响应估算方程,揭示厚硬顶板破断失稳强矿压显现影响特征。研究结果表明,1)厚硬顶板在破断失稳前处于覆岩承载状态和自身弹性势能积聚,在破断瞬间显现略高于重力作用的加速运动失稳,加之悬伸跨度较大,导致厚硬顶板条件工作面动压显现尤为强烈;2)悬伸跨度、上覆岩层荷载是厚硬顶板采动承载和能量聚散演化的关键影响因素,上覆岩层荷载、自身厚度和强度是厚硬顶板极限悬伸跨度的关键影响因素;3)在工作面液压支架动态阻力响应的力源构成中,厚硬顶板破断积聚能量释放所形成的动态阻力占比最高,上覆岩层荷载做功转化所形成的动态阻力占比次之;4)在工作面液压支架动态阻力响应的影响因素中,厚硬顶板的悬伸跨度、上覆岩层荷载起直接加剧影响,岩层厚度增加厚硬顶板极限悬伸跨度,进而间接加剧动态阻力响应,直接顶厚度可对动态阻力响应起缓冲降低作用,支架控顶距的加剧影响程度不明显。     

矿柱的突变失稳研究

针对矿柱失稳的不连续性、突变性,在建立顶板—矿柱力学模型的基础上,采用突变理论推导出矿柱突变失稳的充分必要条件,并研究了矿柱突变失稳的释放能量机理。结果表明:矿柱变形的突跳量,矿柱失稳前后的能量差均与外界干扰无关,只取决于顶板—矿柱系统的内部特性。本文的讨论为矿山合理的布置及优化顶板与矿柱的参数提供了参考。     

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.     

岩体声发射量化指标在采场稳定性监测中的应用

基于岩体破裂过程中的岩体声发射事件率和能率等测试参数,研究评价地下采场岩体稳定性的声发射相对强弱量化指标,以更有效地进行围岩稳定性评价.岩体声发射相对强弱指标可消除声发射测试参数受工程布置和地质构造等环境因素的影响,综合考虑事件率及其变化率和相对强弱指标,可以更准确地预测采场围岩的稳定性.利用声发射相对强弱指标评价岩体稳定性,结果与实际情况具有较好的一致性.     

拉伸聚能成型爆破在国防工程中的应用

高边墙岩台成型爆破是难度很大的控制爆破,介绍了拉伸聚能成型爆破在几个特大型国防工程洞室中的岩台成型爆破中的应用.     

几何模型应用于液态合金时体系对称性的一个热力学判据

针对液态合金提出以正规溶液作为判断实际体系对称性的热力学基准,将Toop法、周国治法、Kohler法以及新一代几何模型4种几何模型应用于10个液态合金体系的活度预测,比较预测效果的差异。结果表明,采用正规溶液模型作为判断实际体系对称性的热力学判据是方便可靠的。在4种模型中,Toop模型预测效果最好,所需参数最少。新一代几何模型(Chou’)预测效果较好,所需参数最多。Kohler和周国治(Chou)模型预测效果相对较差,所需参数数量较多。     

煤岩体冲击地压储能机理发生条件的研究

为了进一步定量分析冲击地压的发生时间、地点、强度等特征,结合对岩体性状组织损伤弱化的分析,提出了煤岩体发生冲击效应的区域能量方程,从能量的观点对煤岩的力学性质进行了多方面的探究,建立了煤岩损伤本构方程,论述了冲击地压的形成机理.结果表明,冲击地压过程实际上是加速损伤过程,冲击地压的发生有两个必要条件:一是岩石为第Ⅱ类岩石,二是巷道壁面产生足够大的变形,并提出预防冲击地压的措施.     

离心泵的调节方式及其能耗分析

通过离心泵与管路系统的特性曲线图可知 ,离心泵流量调节的方式有出口阀门调节 ,泵改变转速调节和泵的串、并联调节 ,用特性曲线图分析了出口阀门调节和泵变转速调节 2种方式的能耗损失 ,并进行了对比 ,指出离心泵用变速调节流量比用出口阀门调节流量可以更好地节约能耗。但在实际应用时应该注意变速调节的范围 ,才能更好地应用离心泵变速调节     

采场稳定性的模糊物元评价模型及应用研究

为给矿山开采工艺与采场地压控制方法的决策提供可靠依据,在模糊物元分析原理的基础上,构造了地下采场稳定性的复合模糊物元评价模型．该模型包括物元的事物M（采场的稳定性分类等级）,各项评价指标C及其相应的模糊量值μ（x）．为避免权重确定的主观随意性,采用了熵权法与专家打分法相结合来确定评价指标的综合权重．最后根据关联度的计算结果与最大关联度原则,实现了对铜绿山矿采场稳定性等级的综合评判．评价结果表明：采用模糊物元分析法进行采场稳定性评价是有效可行的,为岩体稳定性评价提供了一条新的思路．     

侧向聚能药卷在岩巷掘进中的应用

根据炸药爆炸的聚能效应原理,在药卷侧面对称开挖聚能槽制成侧向聚能药卷。将该种炸药药卷应用于岩巷掘进,爆破效果与聚能缝管装药产生的定向断裂控制爆破效果相当,能有效地减少超挖、欠挖,提高巷道成型质量,提高掘进速度,增大循环进度。施工安全可靠,工艺技术简便易行。     

综掘巷道超前支护装置及其应用研究

为了解决巷道掘进面事故频发,超前支护越来越得到重视,而传统的临时超前支护方式存在诸多弊端,如支撑力不足,支护面积小,作业耗时长、工人劳动强度大、作业安全无保障,已不能适应当前巷道围岩变形特点,本研究将应用新研制的超前支护装置,结合现场工业性试验以及FLAC数值模拟进行验证。结果表明,该新型超前支护装置结构设计合理可靠,易操作,对于提高巷道开挖后第三向应力水平具有积极的作用,并且该装置可以实现在巷道开挖后“无支护-临时超前支护”等工艺过程的无缝衔接过渡,显著地提高了采煤正规循环率,同时应用该装置的工作面,不仅增强了工人的安全感,也提高了工作效率。超前支护装置在王庄煤矿应用的整个工业性试验期内取得了很好的支护效果与经济效益,完全可以满足安全生产的需要。     

软岩巷道离壁支护与能量分析

离壁支护是根据能量支护原理而研究开发的,是软岩巷道释放能量的一种新型支护形式。本文较详细的分析了软岩巷道支护时的力学性能和变形特征,并在此基础上结合能量支护理论分析了围岩和支护的相互作用,总结了离壁支护时围岩能量释放规律。珲春矿区的成功试用证明离壁支护合理可行,值得推广应用。