深部矿床开采冲击地压的混沌理论研究

摘要

在深部开采过程中，由于开挖卸荷作用，使应力发生重新分布，若应力突然大面积释放，就可能发生冲击地压。岩体在冲击地压发生前，其自身的演化过程是高度非线性复杂大系统，并处于动态不可逆演化之中。要对冲击地压力学行为进行预测和控制，应该借助当代非线性科学，建立适合于岩石力学与工程特点的岩体非线性静力和动力系统理论。而混沌是非线性数学、力学研究的一个热点，它也是非线性系统的根本特征之一。
　　 本文在重庆市杰出青年科学基金和教育部新世纪优秀人才支持计划的支持下，以岩体声发射监测数据为基础，将混沌理论和小波理论等非线性理论应用预测冲击地压，建立了基于监测数据的预测模型，其主要内容如下：
　　 ①根据岩体结构分析和赤平极射投影原理，判断了断裂，从而确定了地应力的方向。根据Kaiser效应，进行室内的岩石声发射试验，从而确定了原岩地应力。
　　 ②为了提高冲击地压预测的可靠性，采用小波变换对原始监测数据进行去噪研究。根据对洛伦茨原始、加噪、去噪序列混沌特征量的计算，确定小波去噪的可行性。
　　 ③针对监测的声发射时间序列，计算了声发射时间序列的延迟时间和嵌入维数，延迟时间采用自相关函数、互信息和C-C三种方法计算，嵌入维数采用Cao方法确定。
　　 ④通过提取声发射时间序列的饱和关联维数和最大Lyapunov指数，表明岩体声发射时间序列具有混沌特性，为预测冲击地压提供了理论依据。
　　 ⑤将基于局域法的加权一阶局域法和Lyapunov指数预测模型与全域法的自回归模型对比分析，表明利用局域法的预测效果更好。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 南京栖霞山铅锌矿冲击地压研究

3 冲击地压监测网布置及数据处理

4 冲击地压监测数据的混沌动力学特征

5 冲击地压监测序列的混沌识别及预测预报

6 结论及展望

致 谢

参考文献

附 录