石膏矿老采空区塑性支撑系统突变失稳分析.PDFVIP

第 37 卷 第 11 期 岩石力学与工程学报 Vol.37 No.11 2018 年 11 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov .，2018 石膏矿老采空区塑性支撑系统的突变失稳分析 1，2 2 2，3 徐晓鼎 ，周跃进 ，庞 顺 (1. 中国矿业大学 力学与土木工程学院，江苏 徐州 221008 ；2. 中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221008 ； 3. 中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 221008) 摘要：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α＞0 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α＜0 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。 关键词：采矿工程；塑性区；突变理论；敏感性 中图分类号：TD 32 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2018)11 –2548 –08 Analysis of catastrophic instability of plastic supporting system in old goaf of gypsum mine 1，2 2 2，3 XU Xiaoding ，ZHOU Yuejin ，PANG Shun (1. School of Mechanics and Civil Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou ，Jiangsu 221008 ，China； 2. State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety ，China University of Mining and Technology，Xuzhou ，Jiangsu 221008 ， China；3. School of Mines ，China University of Mining and Technology，Xuzhou ，Jiangsu 221008 ，China) Abstract ：The stability of the goaf support system is the key to safe production in gypsum mines. A pillar-beam support system in plasti