基于尖点突变理论的大跨度巷道顶板稳定性分析.pdf

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1、第23卷第1O期中国矿业Vo1．23，NO．102014年1O月CHINAMININGMAGAZINEOct．2O14基于尖点突变理论的大跨度巷道顶板稳定性分析任智敏(1．山西煤炭职业技术学院，山西太原030031；2．太原理工大学采矿工艺研究所，山西太原030024)摘要：基于尖点突变理论并结合巷顶板组合梁力学模型，建立了大跨度巷道顶板系统的失稳判据。顶板失稳判据表明：巷顶板失稳的临界状态取决巷道宽度、巷顶板垂直应力及水平应力的组合。当顶板侧压大于5MPa时，随巷宽的增大，引起顶板失稳的顶压由大变小；当侧压小于5MPa时，

2、不论巷宽如何，顶板在失稳时所能承受的顶压基本相同。对于跨度大于5m的巷道，随着侧压的增大，能引起顶板失稳的顶压先增大后减小。在顶压一定的情况下，大跨度巷道顶板在侧压较小或较大时都可能失稳。关键词：尖点突变；大跨度巷道；顶板失稳判据中图分类号：TD324文献标识码：A文章编号：1004～4051(2014)10一O111-04Stabilityanalysisoflarge—spanroadwayroofbasedoncuspcatastrophetheoryRENZhi—min’(1．ShanxiVocationalandT

3、echnicalCollegeofcoal，Taiyuan030031，China；2．CollegeofMiningEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Instabilitycriterionoflarge-spanroadwayroofisestablishedbasedoncuspcatastrophetheoryandmechanicalmodelofroofcompositebeam．Thecriterions

4、hows：criticalstateofinstabilityaboutroadwayroofdependsoncombinationofroadwaywidth，roadwayroofverticalstressandhorizontalstress．Whentheroofsidepressureisgreaterthan5MPa，therooftoppressurecausinginstabilityisfromlargetOsmallwithroadwaywidthincreasing；Whentheroofsidep

5、ressureissmallerthan5MPatherooftoppressureisallmostsamewithanyroadwaywidth．Whentheroadwayspanthan5m，therooftoppressurecausinginstabilityisfromlargetOsmallwithroofsidepressureincreasing．Whenthetoppressureisaconstant，theroofoflarge-spanroadwaymaybeoccurinstabilitywit

6、hsmallerorlargerroofsidepressure．Keywords：cuspcatastrophe；1arge—spanroadway；roofinstabilitycriterion随着我国高产高效矿井的建设，大采高开采方变理论，提出快速、简便评判围岩稳定的新方法和量法得到了大面积推广应用。为满足大型采掘运输设化标准]。应用弹性稳定理论、非线性突变理论等备和铺设风水管线的安装要求，正常生产、运输、通研究了煤帮层裂结构的稳定性特征及突变失稳机风及行人的安全规定，必然要求回采巷道跨度也随制，得到了煤壁层裂结构的

7、形成及屈曲失稳的规之扩大。但是，巷道跨度的增大会显著增加顶板的律_4]。基于突变理论分析了巷道围岩的变形和其工不稳定性，若支护不利，会出现顶板失稳情况。程力学属性，得出了围岩变形的稳定性判据_5]。根相关物理试验及现场实践都表明巷顶板失稳具据突变级数理论，对影响地下工程围岩稳定性的因有突变性，表现为多因素影响下的非线性破坏_1]。素进行多层次分解，对数据进行归一化处理，结合突目前有关基于突变理论的巷稳定性研究主要是根据变理论与模糊数学理论，进行综合量化运算，得到最总势能原理，建立了隧道失稳的尖点突变模型，导出后的评价类别]。

8、目前关于大跨度回采巷道顶板稳了失稳的力学判据_2]。文献依据监测位移，基于突定性的突变失稳研究不多，本文将采用尖点突变理论结合顶板组合梁理论对这一问题进行分析。1尖点突变理论尖点突变理论研究的是多个参数变化时平衡点收稿日期：2014—01—09作者简介：任智敏(1980一)，男，山西太原人