基于突变理论的崩落法转充填法隔离矿柱安全厚度计算

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1、基于突变理论的崩落法转充填法隔离矿柱安全厚度计算李玉飞收稿日期：2018-04-11基金项目：国家自然科学基金资助（51574183）作者简介：李玉飞（1994—），男，内蒙古乌海人，硕士研究生，主要从事矿山安全与岩石力学方面的研究。E-mail：15671565192@163.com，联系电话：15671565192。通讯作者简介：叶义成（1960—），男，湖北武汉人，教授，博士生导师，主要从事采矿工程和安全工程方面的研究。，叶义成1,2，刘晓云1，罗斌玉1，胡盛栋1，元宙昊1（1.武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北武汉430081；2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖

2、北武汉430081）摘要：崩落法转充填法开采过程中，合理确定隔离矿柱厚度对保证过渡采场安全回采具有重要意义。通过构建隔离矿柱力学模型，分析隔离矿柱破坏特征，建立了隔离矿柱的系统总势能关系式；基于突变理论，推导出隔离矿柱失稳的尖点突变模型；根据尖点突变模型失稳的充分条件和必要条件，建立了隔离矿柱安全厚度的计算模型。将此计算模型应用于研究鄂东某铁矿无底柱分段崩落法转充填法隔离矿柱厚度，理论计算的隔离矿柱厚度取值范围为15.49~19.36m。在数值模拟验证和工程试验生产中，取隔离矿柱厚度为17.50m时，隔离矿柱处于稳定状态。理论分析和验证结果表明，突变理论可解释隔离矿柱失稳的非线性动力学特

3、征，隔离矿柱安全厚度计算模型可为工程设计提供一定的理论依据和工程指导。关键词：突变理论；崩落法转充填法；隔离矿柱；矿柱厚度；总势能中图分类号：X936文献标识码：A文章编号：CalculationonsafetythicknessofpartitionpillarfromcavingmethodtofillingmethodbasedoncatastrophetheoryLIYufei1，YEYicheng1,2，LIUXiaoyun1，LUOBinyu1，HUShengdong1，YUANZhouhao1(1.SchoolofResourceandEnvironmentalEngine

4、ering,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,Hubei430081,China2.HubeiKeyLaboratoryforEfficientUtilizationandAgglomerationofMetallurgicMineralResources,Wuhan，Hubei430081,China)Abstract：Intheprocessoftransitionfromcavingmethodtofillingmethod,reasonabledeterminationofthethicknessofthepartitionp

5、illarisofgreatsignificancetoensuretheminingsafetyoftransitionstope.First,themechanicalmodelwasestablishedandthefailurecharacteristicofthepartitionpillarwasanalyzed,thesystemtotalpotentialenergyformulaofthepartitionpillarwasestablished.Second,basedoncatastrophetheory,thecuspcatastrophemodelforthei

6、nstabilityofthepartitionpillarwasdeduced.Finally,Accordingtothecuspcatastrophemodelinstabilitysufficientconditionandnecessarycondition,thecalculationmodelofthesafetythicknessofthepartitionpillarwasestablished.Thiscalculationmodelwasappliedtostudythethicknessofthepartitionpillarfromcavingmethodtof

7、illingmethodatanironmineintheeastofHubeiProvince,thetheoreticalcalculationofthethicknessofthepartitionpillarrangedfrom15.49mto19.36m.Intheverificationofnumericalsimulationandtheproductionofengineeringtest,whenthethickn