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本论文结合柿竹园多金属矿床连续开采地压监控研究项目之地压灾害预测预报工程实例,所做的工作和主要贡献有:
(1)模型的建立:利用非线性动力学原理及模型方法,建立了矿山岩体失稳非线性动力学方程,建立了三种预测参数的矿山地压灾害非线性动力学预测预报模型,计算了Jacobi矩阵、Lyapounov指数、可预报时间尺度、Lyapounov信息维数以及失稳判断准则。
(2)非线性动力学分析程序编制:按照非线性动力学计算方法编制了程序,本文进行如下工作:①应用VB编制了基于Windows开发平台的可视化岩体失稳非线性动力学方程预测预报程序;②程序设计时,建立三种预测参数动力学方程,减少了系统运行时的迭代计算误差、增加了预测结果的可预报时间尺度的确定性,提高了预测的精确度;③自行计算参数预测结果和失稳判断准则。
(3)非线性动力学模型可行性验证的室内实验研究:从岩石室内破坏实验及声发射实验入手,通过两个算例,建立了岩石失稳的非线性动力学数学模型,从而验证该模型的可行性和精确度。
(4)现场实例研究:以柿竹园多金属矿首采区西北角矿岩稳定性为重点研究对象,通过现场监测网以及相应的随时更新的数据库的建立,应用非线性动力学原理,以应力、声发射、位移三种参数时序为数据基础,建立起可预报的非线性动力学预测预报模型,得到了可预报时间尺度和稳定性状态的预测判断。分析预测的结果与现场实际相符合,说明预测的效果比较理想。
研究表明:非线性动力学原理应用于矿山地压灾害预测预报是一个全新的方法,采用三种预测参数非线性动力学预测,它克服了传统单一预测参数预测的不确定性;在判断准则上,克服了一般采用特征临界值的缺陷。结果证实了非线性动力学用于矿山地压灾害预测预报的可行性、实用性和精确度,显示了非线性动力学分析方法具有较强的工程实际应用价值。