突变理论及突变级数法在煤岩体失稳问题中的应用

【摘要】： 论文将地下工程中的层状煤岩体及发生层裂变形的煤岩体视为煤岩复合板模型,采用尖点突变理论研究了煤岩体失稳的过程;利用突变级数法,对煤与瓦斯的突出危险性进行预测;利用数值模拟软件对层状煤岩体中的渗流失稳问题进行了分析。论文主要研究内容和获得的主要结论如下: (1)根据工程实际,建立了煤岩复合板力学模型。采用尖点突变理论推导给出了煤岩失稳破坏的判据,描述了煤岩失稳的过程;研究表明富含瓦斯煤岩失稳除了与煤岩的物理力学性质和几何尺寸有关外,岩板的面内载荷和文克勒地基系数是决定其稳定性的重要因素。 (2)运用突变级数法,根据影响下裕口煤矿煤与瓦斯突出的因素建立综合评价指标体系及煤与瓦斯突出的预测模型。研究突出矿井的突出情况,确定突变级数值,并对此突变级数值进行了验证,结果与实际符合的较好,可以进行工程实际的检验。 (3)通过RFPA2D数值模拟,分析了支承压力及瓦斯渗流的影响。针对所建立的渗流模型,分析了开挖步距对支撑压力,及对煤层瓦斯渗流的影响。