石膏矿老采空区塑性支撑系统的突变失稳分析

采空区支撑系统稳定性研究是保证石膏矿区安全生产的关键,为此构建塑性区的矿柱–岩梁支撑系统,将岩梁和矿柱分别视为能量释放体和能量耗散体,并运用能量理论构建支撑系统尖点突变模型,得出支撑体系相关的失稳判别条件。研究结果表明:支撑系统失稳是能量释放、耗散与支撑系统变形不协调的结果,当α0时,系统能量释放与系统变形协调,支撑系统按路径I由下叶稳态渐进过度到上叶稳态的准静态过程;当α0时,由于能量释放与系统变形不能协调,系统会按路径II由下叶稳态突跳到上叶稳态的突变过程,此过程使得多余的能量释放致使支撑系统发生动力学失稳问题。而后对支撑系统几何参数的敏感度进行分析,得出影响因素敏感度大小顺序为:顶板厚度塑性区宽度矿房跨度矿柱宽度矿柱高度矿。结合工程实例,根据各区开采几何参数不同对采空区进行分类,并运用突变理论对各类采空区支撑系统稳定性进行分析,得出D类区域为危险采区,与现场调研结果一致。