綜放沿空巷道穩(wěn)定性分析及其混沌動力學評價.pdf

1、近年來，隨著采煤技術(shù)的不斷進步，我國煤礦厚煤層開采普遍推廣應(yīng)用綜采放頂煤技術(shù)。綜放開采一次采出厚度大，采動應(yīng)力集中，影響地層范圍大，因此對綜放沿空巷道圍巖穩(wěn)定性及支護要求更高?，F(xiàn)有的對綜放沿空巷道穩(wěn)定性及支護機理的研究仍停留在牛頓確定論水平，事實上，綜放沿空巷道圍巖運動具有明顯的非線性動力學特征。 本文以南屯煤礦為原型，首先對綜放沿空巷道圍巖運動進行離散元數(shù)值模擬分析，從巷道頂板下沉量、煤柱表面水平位移、頂板水平應(yīng)力、煤柱垂直應(yīng)

2、力、煤柱水平應(yīng)力和圍巖破壞區(qū)域等方面對不同煤柱尺寸和支護條件下的巷道穩(wěn)定性進行分析，得到以下結(jié)論：煤柱尺寸及支護條件的改變對綜放沿空巷道圍巖的位移、應(yīng)力和破壞區(qū)域有較大影響；隨著煤柱尺寸的增大，巷道所處應(yīng)力環(huán)境由低應(yīng)力區(qū)向支承應(yīng)力峰值區(qū)再向原巖應(yīng)力區(qū)轉(zhuǎn)變；錨桿支護可以有效的減弱巷道圍巖應(yīng)力的波動范圍及波動程度；表征巷道穩(wěn)定性特征的數(shù)據(jù)是隨時間變化的時間序列，該時間序列具有典型的非線性的特征。其次，利用數(shù)值模擬采集得到的數(shù)據(jù)，對各時間序列

3、進行功率譜分析、分數(shù)維提取和最大Lyapunov指數(shù)計算；極小煤柱尺寸和巷道位于支承應(yīng)力峰值區(qū)域時的功率譜具有連續(xù)、噪聲背景和寬峰特征；各組數(shù)據(jù)計算得到的分維數(shù)均為分數(shù)；利用計算得到的關(guān)聯(lián)維數(shù)，確定出描述系統(tǒng)動力學狀態(tài)的變量個數(shù)為3，選取了頂板水平應(yīng)力、煤柱垂直應(yīng)力和煤柱水平應(yīng)力作為描述系統(tǒng)動力學性態(tài)的3個變量；通過功率譜分析和最大Lyapunov指數(shù)值計算，得到隨煤柱尺寸增大和支護條件的改善，綜放沿空巷道圍巖系統(tǒng)動力學性態(tài)將由混沌運動