矿柱失稳的突变分析.pdf

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1、第22卷第1期中国矿业Vo1．22，NO．12O13年1月CHlNAMININGMAGAZINEJan．2013墨技术矿柱失稳的突变分析韩颖，杨志龙(河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454000)摘要：对顶板一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，建立了顶底板一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。关键词：矿柱；冲击地压；失稳；尖点突变中图分类号：TD32文献标识码：A文章编号

2、：1004—4051(2013)01—0086—03PillarcuspcatastropheanalysisofinstabilityHANYing，YANGZhi—long(InstituteofEnergyScienceandEngineering，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000，China)Abstract：Surroundingrocksystemoftheroof-pillarsissimplified，thepillarwasapproximatedtOtheelasticelem

3、entandtheplasticsofteningelementconnectedinseries，theroofandfloor-pillarsystemisestablished．Thecuspcatastrophemodelisestablishedbasedonthecatastrophetheory，whichcouldinducedrockburstbyroof-pillarrocksysteminstability，andthenthenecessaryandsufficientconditionsofpillardestabil

4、izationisobtained．Analysisoftheinfluencefactorsofinstabilityofpillarisdone，whichcanprovideareferencefordesigningoftheactualproduction．Keywords：pillar；rockburst；instability；cuspcatastrophe冲击地压和煤与瓦斯突出是煤矿开采中的两种岩样加载系统模型来描述矿柱的失稳行为，并用之严重的动力灾害，在煤矿开采尤其是条带开采中矿解释了国内典型矿山中矿柱系统失稳破坏的灾变特柱起

5、着十分重要的作用。近年来随着煤矿开采的深征。王存文、姜福兴等[4通过建立下保护层中残留度越来越大，矿柱冲击地压现象在煤炭开采中时有孤岛煤柱的结构力学模型，用力学原理分析了残留发生，所以研究影响矿柱冲击地压的因素及其机理煤柱及被保护层煤体中的应力状态，得到煤柱诱发显得尤为重要。目前，许多学者对矿(煤)柱冲击地冲击地压的机理。李江腾、曹平[5应用能量原理及压进行了多方面的研究，谷惠棠、胡慧明口结合材料突变理论推导矿柱失稳的临界载荷及临界应力，提力学理论，建立了岩梁一矿柱的尖点突变模型，提出出矿柱发生失稳的屈曲模型。作为一种尝试，本文了系统发生失稳破

6、坏的条件及发生失稳破坏时系统在前人的基础上将矿柱近似为由弹性元件和塑性软释放的能量。李忠华、潘一山r2提出应用煤层塑性化元件串联组成，建立了顶板一矿柱围岩系统的力学软化理论和材料失稳的动力判别准则，对煤柱冲击模型；应用突变理论建立了顶板一矿柱围岩系统失稳地压进行的解析分析方法。王玉山l_3提出了压机一发生冲击地压的尖点突变模型。1力学模型收稿日期：2012—0714冲击地压是煤岩体快速、突然释放弹性能的现基金项目：河南省教育厅自然科学研究计划项目资助(编号：象。在矿井开采过程中常常留有矿柱，有的是三面2()(]9B44oo04)；河南省教育厅自

7、然科学研究计划项目资助(编号：2011B440002)；河南理工大学博士基金项目资助(编号：B2008—15)；采空的“孤岛”矿柱，有的是上下工作面间留设的区河南理工大学青年骨干教育师项目资助段保护矿柱．这些矿柱由于采后残余支承压力的影作者简介：韩颖(1980一)，男，山东济南人，副教授，博士，2007年毕响，通常在煤岩体中造成很大的应力集中]。矿柱业于中国矿业大学安全技术及工程专业，现在河南理工大学从事瓦是地下岩体中唯一承受单轴压缩荷载的构件]。顶斯地质、矿井瓦斯防治领域的教学与科研工作。E—mail：hyhpu@126．corn。底板一矿柱

8、围岩系统和岩样的单轴压缩非常相似，岩第1期韩颖，等：矿柱失稳的突变分析样在进行单轴压缩时，随着荷载的增大首先出现线矿柱的应变能分为弹性应变能U和塑性软