CN110704927B - 一种深井巷道围岩动态控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深井巷道围岩动态控制方法，特别涉及地下采矿工程领域。包括以下步骤：S1：获取初始资料；S2：根据所述初始资料构建精细参数化数值模型；S3：获取完善资料；S4：利用所述完善资料及时动态完善模型参数；S5：根据所述精细参数化数值模型和所述动态完善修改材料得到多源信息共建的巷道围岩受力变形演化模型；S6：输入基础信息到所述巷道围岩受力变形演化模型并得到动态优化调整的巷道围岩控制参数。本方案解决了因以往常规设计法中存在的设计基础资料不完善、巷道围岩控制效果不理想、支护参数无法动态调整导致的问题，进而提高支护可靠性的技术问题，适用于不影响矿井生产需要前提下的深井巷道围岩动态控制设计计算。
Description
技术领域
本发明涉及地下采矿工程领域，特别涉及一种深井巷道围岩动态控制方法。
背景技术
煤炭资源长期以来一直占我国能源生产和消费总量的60％以上，近年来国民生产对能源需求总量的大幅度扩张，浅部煤炭资源的逐渐枯竭，我国煤炭开采逐步转向深部，预计在未来20a内我国很多煤矿将进入到1000-1500m的开采深度。随着开采深度的增加,地应力增大、涌水量加大、地温升高等深部地质环境愈加复杂，开巷前围岩处于高地应力状态，而且构造应力场复杂；开巷后围岩中出现很高的集中应力和偏应力，引起围岩变形特征发生显著变化，表现出明显的软岩特性，传统支护方法难以控制的深井、软岩巷道明显增多，深部工程灾害日益严重。
深部煤炭资源开采过程中，地应力大、围岩稳定性差、支护结构体承载能力发挥不佳，且受采动强烈影响，极易发生严重底鼓、顶板剧烈下沉、冒顶塌落等失稳破坏现象，多数巷道需多次返修、扩刷与支护，且常常出现前掘后修、重复翻修的现象，不仅施工速度慢、掘进支护费用高，而且围岩开裂、断面收敛及底鼓严重，巷道掘出不长时间即表现出大范围巷表岩体及支护体离层、悬空，对作业人员、矿山机电运输、通风系统等构成重大安全威胁。
虽然，今年来国内外许多学者为此进行了大量的理论研究和工程实践，并取得了一些研究成果，但由于岩体介质本身的复杂性和煤矿开采技术的不可复制性，致使深部高应力软岩巷道支护问题依然面临许多新的难题与挑战，软岩巷道支护仍是当今世界采矿及地下工程中的一项重要而极其复杂的技术问题。特别是，深部煤炭矿井巷道开挖前的应力环境及煤岩地质力学属性、开挖扰动、生产维护中的时间效应均对深井巷道围岩应力场、位移场、裂隙场等分布规律及演化特征产生重要影响。
然而，当前的巷道设计还主要依据理论计算法、经验类别法、设计-施工-反馈-修正法等常规设计方法，不能及时有效地利用现场监测数据进行动态修正设计，无法根据现场实际情况有效给出巷道重点支护部位与时机，不能有针对性地采取有效的控制对策。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何解决因以往常规设计法中存在的设计基础资料不完善、巷道围岩控制效果不理想、支护参数无法动态调整导致的问题，进而提高支护可靠性。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种深井巷道围岩动态控制方法，包括以下步骤：
S1：获取初始资料；
S2：根据所述初始资料构建精细参数化数值模型；
S3：获取完善资料；
S4：利用所述完善资料及时动态完善模型参数；
S5：根据所述精细参数化数值模型和所述动态完善修改材料得到多源信息共建的巷道围岩受力变形演化模型；
S6：输入基础信息到所述巷道围岩受力变形演化模型并得到动态优化调整的巷道围岩控制参数。
本发明的有益效果是：本方案通过初始资料和实时动态完善资料得到多源信息共建的巷道围岩受力变形演化模型，相比只利用初始资料进行巷道设计、整条巷道采用同一套支护参数的围岩控制方法更加合理有效；在建立多源信息共建模型后，只需要根据多个部门、不同阶段的多源信息数据，实时更新多源信息共建模型，就能得到差异化的动态设计巷道围岩控制技术参数，使深部软岩巷道在不影响生产需要的前提下，做到支护更合理可靠、经济费用更低。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，在步骤S1中，所述初始资料包括地质勘探资料、科研测试资料、生产部门积累资料和管理部门统计资料。
进一步，步骤S3中的所述完善资料具体包括：地测部门资料、通防部门资料、掘进与支护部门资料、采煤部门资料和管理部门资料。
进一步，步骤S6中的所述基础信息包括巷道基础信息、围岩地质属性、围岩力学属性和巷道初步设计参数。
进一步，步骤S6中的所述巷道围岩控制参数包括：巷道支护类型、支护参数、加强支护参数和支护效果评价分析。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明基于多源信息融合共建模型的深井巷道围岩动态控制方法的实施例的方法流程图；
图2为本发明基于多源信息融合共建模型的深井巷道围岩动态控制方法的实施例的方法实施方案图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例基本如附图1和附图2所示：
本实施例中基于多源信息融合共建模型的深井巷道围岩动态控制方法，包括以下步骤：
S1：获取初始资料；
S2：根据初始资料构建精细参数化数值模型；
S3：获取完善资料，本实施例中的完善资料是根据后续实际生产活动各种信息实时获取的；
S4：根据完善资料得到动态完善修改材料，本实施例中利用实际工程监测信息反馈优化精细参数化数值模型，用以校准和完善精细参数化数值模型的参数，从而为巷道围岩控制提供动态设计参数；
S5：根据精细参数化数值模型和动态完善修改材料得到多源信息共建模型；
S6：输入基础信息到多源信息共建模型并得到动态优化调整的巷道围岩控制参数，本实施例中的基础信息包括区内具体实施巷道信息和实时监测反馈信息。
本发明的有益效果是：本方案通过初始资料和实时动态完善资料得到多源信息共建的巷道围岩受力变形演化模型，相比只利用初始资料进行巷道设计、整条巷道采用同一套支护参数的围岩控制方法更加合理有效；在建立多源信息共建模型后，只需要根据多个部门、不同阶段的多源信息数据，实时更新多源信息共建模型，就能得到差异化的动态设计巷道围岩控制技术参数，使深部软岩巷道在不影响生产需要的前提下，做到支护更合理可靠、经济费用更低。
在上述技术方案的基础上，本发明还具有如下技术特征。
可选的，在一些其它实施例中，在步骤S1中，初始资料包括地质勘探资料、科研测试资料、生产部门积累资料和管理部门统计资料，本实施例中的地质勘探资料为区内建井以来的所有地址勘探资料。
可选的，在一些其它实施例中，步骤S3中的完善资料具体包括：地测部门资料、通防部门资料、掘进与支护部门资料、采煤部门资料和管理部门资料，本实施例中的上述资料为精细参数化数值模型建立以来矿井各部门生产监测资料，包括但不限于地测部门资料、通防部门资料、掘进与支护部门资料、采煤部门资料和管理部门资料。
可选的，在一些其它实施例中，步骤S6中的基础信息包括巷道基础信息、围岩地质属性、围岩力学属性和巷道初步设计参数，本实施例中的巷道基础信息为具体设计的巷道的基础信息。
可选的，在一些其它实施例中，步骤S6中的巷道围岩控制参数包括但不限于巷道支护类型、支护参数、加强支护参数和支护效果评价分析。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
需要说明的是，上述各实施例是与上述各方法实施例对应的产品实施例，对于本实施例中各结构装置及可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种深井巷道围岩动态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取初始资料；
S2：根据所述初始资料构建精细参数化数值模型；
S3：获取完善资料；
S4：利用所述完善资料及时动态完善模型参数；
S5：根据所述精细参数化数值模型和所述动态完善修改材料得到多源信息共建的巷道围岩受力变形演化模型；
S6：输入基础信息到所述巷道围岩受力变形演化模型并得到动态优化调整的巷道围岩控制参数。
2.根据权利要求1所述的基于多源信息融合共建模型的深井巷道围岩动态控制方法，其特征在于：在步骤S1中，所述初始资料包括地质勘探资料、科研测试资料、生产部门积累资料和管理部门统计资料。
3.根据权利要求1所述的基于多源信息融合共建模型的深井巷道围岩动态控制方法，其特征在于：步骤S3中的所述完善资料具体包括：地测部门资料、通防部门资料、掘进与支护部门资料、采煤部门资料和管理部门资料。
4.根据权利要求1所述的基于多源信息融合共建模型的深井巷道围岩动态控制方法，其特征在于：步骤S6中的所述基础信息包括巷道基础信息、围岩地质属性、围岩力学属性和巷道初步设计参数。
5.根据权利要求1所述的基于多源信息融合共建模型的深井巷道围岩动态控制方法，其特征在于：步骤S6中的所述巷道围岩控制参数包括：巷道支护类型、支护参数、加强支护参数和支护效果评价分析。
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| 深部软弱破碎围岩巷道支护方式优化设计;李振兴等;《洛阳理工学院学报(自然科学版)》;20130915(第03期);全文 * |
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