煤矿安全2002年5月。露天安全。
矿山岩体边坡变形动态分析与临滑预报张勤春、祖国林2李绍臣2（1.淮南工业学院，安徽，淮南232001；。煤炭科学研究总院抚顺分院，辽宁抚顺113001）变模型对滑坡演变过程进行了分析，并进行了灾害预报。预测结果表明，尖点突变模型预测精度较高，有很好的适用性。
滑坡失稳灾害一直是困扰矿山生产的重大地质灾害，为实现变形初期治理、后期预报的目的，对滑坡演变过程进行动态分析，实现变形预测预报，对生产矿山具有重大意义。但是由于受到岩石介质各向异性、岩石结构的高度非均匀性、温度、应力、化学组分的变化及外部动力学环境影响，特别是受这些因素耦合作用而导致随时间变化的强烈非线性和不确定性，决定了滑坡孕育和发生过程的复杂性和滑坡预报的难度。
滑坡孕育、发展过程具有非线性动力学特征，应用非线性动力学的理论建立预测预报模型，进行滑坡的时间预报，展示了预报从时间序列中提取动力系统演变信息、趋势预测的动力学性质，其方法既可作中期预报，又可作临滑预报。突变模型再现了滑坡的动力学演化过程，体现了滑坡动态跟踪预报思想。
1滑坡失稳灾害预测预报尖点突变模型的建立滑坡失稳灾害对矿山工程采矿及其紧邻地面建筑设施危害十分严重，甚至可能引起环境工程的失调和破坏。如果能比较准确地预报失稳灾害的发生与发展，则可以采取相应措施，防患于未然，将损失减小到最低点。临滑预报是边坡变形进入蠕变加速段后进行滑坡灾害发生时间的预报，滑坡来临时间一般为几个月。基于边坡变形位移和速率的动态特征、变形时间序列中原始数据累加滤波原理，优选并建立各具特点的经验统计和数值临滑预报模型，使预报结果反映滑坡的动态演化过程、预报过程更接近于实际发生过程，提高模型预测精度与适用性。
滑坡实测变形曲线特性表明了滑坡孕育过程是一个非线性方程。非线性理论证明，这种非线性方程可导致方程解的分叉性、不唯一性，亦即解的不确定性。即当系统的控制变量变化至某一临界值时，系统会突然且随机地选择多种发展道路中的某一路径；与此同时，当环境激发与系统响应间表现为非线性时，某些参量的微小变化可能导致系统的巨大响应。特别是在突变临界点时，变形曲线优先选择某条路径将导致系统突变的提前或滞后。
突变理论通过变形曲线系统控制变量的变化研究其系统状态变量的性质，确定其系统结构稳定性。滑坡是一种典型的非连续突变现象，用突变理论对滑坡前兆形变资料进行分析，建立滑坡尖点突变预测模型。
将边坡变形曲线看作一单变量的连续函数，作Teyloi展开表示为：a2、a3、a4，……为待定系数。实际分析发现，对具有一定趋势规律的时间序列，截取到4次项时，函数是确定的。则（1）式可近似表示为：对上式作变量代换，令：煤矿安全则得尖点突变的标准形式：上式确定了一个位移函数族Y：：XR2―R其中R为状态空间，R2为控制空间。由突变理确定：平衡曲面上奇点集S由映射a，b，分叉集为映射X的奇点集S在控制空间R2中的象由（5）和（6）式得分叉集方程为：判定不稳定点的标准是满足：当系统发生突变时，跨越分叉集的状态变量的突跳如。当b>0时，系统状态变量Z没有突跳：当0时，Z值发生突跳，对应点为不稳定点即所要研究的点。当（7）式成立条件下，并在a=0时，方程（6）有三重零根，Zi=Z2=Z3=0；当<0时，有三个实根：跨越分叉集时状态变量Z的突跳为：相应于斜坡失稳前后时间差为：0）历时之和即为斜坡的破坏时间。
图i跨越分叉集时状态变量z的突跳2边坡变形失稳时空分析与预测预报2.i边坡变形失稳时空分析以抚顺西露天矿西端帮滑坡为实例，进行边坡变形与失稳预测预报分析。
的滑坡，滑动面上部为沿软质凝灰岩中的弱面，下部坡脚处切软质凝灰岩和残留煤壁。滑坡体以凝灰岩为主，坡脚处残留煤壁被挤碎推出；滑体厚i4~27m，平均20m，滑落量698. 8km3.滑体掩埋了一i80m水平的环线开段沟，切断了一i64m和一i72m两个水平的运输环线。i988年3月，西端帮已开始出现变形，i989年经工程地质分析判断，已估计到边坡有滑坡可能，为此，建立了8个地表观测点进行变形观测。i990年i月25日开始进行边坡变形位移观测见。
西端帮典型滑坡位移历时曲线边坡的变形发展过程具有蠕动特征，即i990年6月中旬前，边坡体已处于稳定蠕变的定常阶段，6月中旬至8月中旬发生了第一个加速蠕变阶段，8月中旬至9月i0日为第二个加速蠕变阶段，9月28日终于发生了剧滑。
根据采矿验收测量资料，该失稳区采矿工程由上式计算出的A与系统在临界状态（D=的活动情况是1990年6月完成一180m水平的掘沟工程以及一104m和一172m水平的煤壁开米，1990年7~8月一172m水平采煤又推进一个采宽。
层和切层抗剪强度分别为：顺层抗剪强度C'=30kPa*'=16*切层抗剪强度C=30kPa*'=25°。完整煤壁的抗剪强度C=140kPa* =35*1989年末边坡的安全系数F=1.214.月边坡己处于非稳定蠕变的定常阶段，而一144m水平以上滑面己形成。一144m水平以上凝灰岩的顺层和切层强度分别为：顺层抗剪强度C'=20kPa（D'=15*切层抗剪强度C=30kPa，*=25*.一144m水平以下凝灰岩的顺层和切层强度分别为：顺层抗剪强度30kPa，16*切层抗剪强度C=30kPa*=25*.完整煤壁的煤体强度C=140kPa*=35*.边坡的安全系数F=1.008.上述分析表明，1990年6月边坡己处于临界滑动状态。
年7月~8月在一164m和一172m煤壁己被采薄到只有1m厚，此时边坡的安全系数为F=0. 914.这表明滑坡即将发生。
抚顺西露天矿1990年9月28日西端帮发生了滑坡。该区位移变形监测从1990年1月25日开始，监测资料比较完整，利用其中4点位移历时曲线分析滑坡的发展特征。在1990年6月中旬之前，滑坡体己处于非稳定蠕变的等速阶段，6月中旬至8月中旬为第一个加速蠕变阶段，8月中旬至9月10日为第二个加速蠕变阶段，最后在9月28日发生剧滑。
根据所示，对4点位移历时曲线均匀滤波处理得一时间序列，对此序列进行尖点突变模型建模预测，滑坡预测时间计算结果见表1.表1西端帮临滑时间预报计算结果表预报方法滑坡时间预报时间尖点突变模型9月28日从表1看出，模型的预报结果与实际滑坡时间很接近，预报误差很小。从应用条件看，尖点突变模型考虑因素较多，模型反映了滑坡的动态演化过程，使预报过程更接近于实际发生过程，具有更好的适用性。
业学院采煤工程专业。
（：2001―09-15；责任编辑：梁绍权）（上接4页）新应用等几个方面进行了讨论。安全火花实验本身由于各方面的因素，存在着许多值得完善和改进的地方，特别是现代化通讯和井下施工现代化都将给本质安全的研究提出许多新的问题和研究内容，因此本质安全火花试验装置也必将随之而得到进一步的发展。
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