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1、 矿矿 业业系系统统工工程程论论文文 采矿采矿 092 班班樊高峰樊高峰25 号号巷道围岩稳定性的模糊综合评判巷道围岩稳定性的模糊综合评判摘要摘要:在煤矿生产过程中,煤矿巷道的稳定性直接影响着生产人员的安全。因此,及时准确地对煤矿巷道的稳定性做出预评价,并制定有效的预防或处理措施,对预防顶板事故的发生、降低事故对人员及生产造成的危害有着积极的意义。在研究分析影响巷道稳定性的地质条件、支护、施工和巷道变形监测等方面因素的基础上,提出了煤矿巷道稳定性模糊综合评价模型及其评价方法,为煤矿巷道稳定性评价提供了科学依据。关键词关键词:巷道;围岩稳定性;模糊关系矩阵;权值;模糊综合评判法Fuzzy-syn
2、theticalEvaluation on Stability ofRoadways Surrounding RockAbstract:In the process of coal production, the stability of coalmine roadway has a direct impacton the safety ofproduction personnel.Thatwemade a pre-assessmenton the stability of the coalmine roadway timely and accurately, established the
3、effective prevention or treatmentmeasures has a positivemeaning to preventing the roofaccidentor reducing the damage of incidents to personneland safe pro-duction.We proposed the fuzzy comprehensive evaluationmodelof the roadways stability and its evaluationmethods on the basis ofan-alyzing the impa
4、ct factors to the roadways stability such as the geological conditions, supports, implementation andmonitoring of the de-formation of roadway. Itprovides a foundation for the qualitative assessment of the roadways stability.Keywords:roadway; stability of surrounding rock; fuzzymatrix;weight values;
5、fuzzy-synthetical evaluationmethod .工程实践表明,目前巷道围岩稳定性分类方法在巷道有支护的条件下存在不足,巷道支护可靠性评价和等效稳定性系数法虽然可以保证评价结果有很高可靠性,但却存在着评价数据难以获取的难题。对巷道围岩稳定性进行分类比较困难的主要原因在于,一方面是根据目的和要求不同,试图用一种静态的模式和标准去衡量各类巷道的稳定性问题,则可能出现较大的偏差,难以满足实际工程应用要求,甚至造成严重的工程事故;其次是当所要考虑的因素很多时,有些指标在内涵上没有明显的界限,模糊方法的创立为解决这种现象提供了数学手段。当影响因素较多,且模糊性很强时,模糊综合评判法
6、具有较明显的优势。1 评判模型评判模型11 确定因素集确定因素集U=U1,U2; U1=u11,u12,u13,u14,u15,u16;U2=u21,u22,u23。其中,u11 为饱水岩石的单轴抗压强度;u12 为节理裂隙密度;u13 为不连续面的结构状态及充填情况; u14 为裂隙水压力与最大应力比值;u15 为风化作用;u16 为洞轴与层状岩石或软弱结构面的夹角;u21 为最大地震烈度;u22 为人为设计因素;u23 为施工影响因素。12 确定评判集确定评判集V=V1,V2,V3,V4,V5=,。其中,V1 为稳定, V2 为较稳定, V3 为一般, V4 为不稳定,V5 为极不稳定。1
7、3 确定评判矩阵确定评判矩阵因素集 U1,U2 与评判集之间的关系可以通过隶属函数用模糊数学关系矩阵 R1=(rij)65,R2=(rij)35 表示。所取因素指标有 2 种:定量指标和定性指标。定量指标采用岭形隶属函数求得2-5。定性指标按一定准则进行数量化处理6,并将因素分成优(09)、良(07)、中(05)、差(03)、劣(01)5 个等级,按赋值标准给出评定值,再采用梯形隶属函数求得。14 确定权重集确定权重集各因素对围岩稳定性的影响程度(即权重),Ai=(a1,a2,an),0ai1。采用判断矩阵的方法确定,其中饱水岩石的单轴抗 niai11压强度权重为 a11=0271;节理裂隙密
8、度的权重为 a12=0232;不连续面的结构状态及充填情况的权重为 a13=0195;裂隙水压力与最大应力比值的权重为 a14=0226;风化作用权重为 a15=0040;巷道轴与岩石产状关系权重为 a16=0036;最大地震烈度权重为 a21=02;支护断面设计因素权重为 a22=04;施工影响因素权重为a23=04。因此,A1,A2 的权重集分别为A1=0271,0232,0195,0226,0040,0036;A2=02,04,04;二次评判权重集 A=0901, 0099。15 综合评价综合评价先对 U1,U2 进行评价,B1=A1R1,B2=A2R2,再做总评价 B=,B 为 21
9、BB最终的评价结果。2 工程实例工程实例云驾岭矿位于河北省武安市西北,矿井工业场地位于井田中部的高村和西湖村之间,东距武安市约 6km。矿井北与郭二庄煤矿扩大区相邻,西部以 F4 断层为界,南到第 20 勘探线与上泉勘探区相邻,东以 2 号煤-550m 底板等高线及 F22 断层为界。井田平均南北长约 6 km,东西宽16 km,面积约 96 km2。云驾岭矿开采区域内巷道围岩饱水岩石单轴抗压强度为 110MPa,不连续面密度为 3 条/m,裂隙水压力与最大应力比值为 008,围岩轻微风化,结构面微粗糙,所处地区最大地震烈度为 6 度,巷道轴与岩石走向趋于一致。其围岩模糊关系矩阵R1=023
10、077 023 0 00 030 070 0 00 05 05 0 00 088 012 0 00 1 0 0 005 05 0 0 0R2= 0 0 1 0 00 05 05 0 00 1 0 0 0对其进行一级模糊综合评判并做归一化处理,所以得到:B1=A1R1=(0080, 0633, 0287, 0, 0),B2=A2R2=(0, 06, 04, 0, 0)。将权值 A 代入进行二级综合评判,并做归一化处理后得B=(0072, 0629, 0299, 0, 0)。根据最大隶属度原则,可知云驾岭矿区内巷道围岩较为稳定。该评判结果与云驾岭矿巷道围岩工程概况较为吻合。3 结语结语(1)建立了
11、煤矿巷道围岩稳定性模糊综合评价模型。实例分析表明,该模型评判结果较为合理,其评判结果接近煤矿巷道围岩实际情况。(2)模糊数学综合评判法能够较为全面考虑多因素情况下巷道围岩的稳定性问题,可通过评判集合、权重集的有效确定,克服单因素评判的缺陷,得到较为合理的结果。参考文献:1 张里程.巷道围岩稳定性分析研究的现状与存在问题J.徐州工程学院学报, 2005, 20(3): 30-33.2 许传华,任青文.地下工程围岩稳定性的模糊综合评判法J.岩石力学与工程学报, 2004, 23(11): 1852-1855.3 杨纶标,高英仪.模糊数学原理与应用M.广州:华南理工大学出版社, 2002.4 徐扬.模式识别及应用M.成都:西南交通大学出版社,1999.5 耿妹华,吕秀江,王秋红.基于模糊集的煤系高岭土资源评价法与应用J.河北工程大学学报(自然科学版), 2007, 24(4): 71-73.6 周保生,朱维申,李术才.综放回采巷道围岩稳定性分类的研究J.煤炭学报, 2000, 25(5): 70-72.
