CN112231936B - 一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法 - Google Patents

一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112231936B
CN112231936B CN202011255033.2A CN202011255033A CN112231936B CN 112231936 B CN112231936 B CN 112231936B CN 202011255033 A CN202011255033 A CN 202011255033A CN 112231936 B CN112231936 B CN 112231936B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gob
side entry
entry retaining
parameters
stability
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011255033.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112231936A (zh
Inventor
张晓悟
徐金海
何青源
刘智兵
房庆
黄宁
侯胜军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN202011255033.2A priority Critical patent/CN112231936B/zh
Publication of CN112231936A publication Critical patent/CN112231936A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112231936B publication Critical patent/CN112231936B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法，包括以下步骤：S1、对影响稳定性关键参数的多个参量建立正交试验；S2、计算得到不同参量条件下，沿空留巷顶板下沉量、两帮移进量、充填体最大应力的评价指标值；S3、利用权重分析法得到各参量对沿空留巷稳定性的影响程度大小；S4、采用灰色关联度与组合权重法对沿空留巷稳定性进行协调控制，最后得到沿空留巷稳定性的最优关键参数。本发明能够将多参量协调变化时，综合定量确定沿空留巷稳定性关键参数，具有重要的现实意义和广泛的推广应用前景。

Description

一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法
技术领域
本发明涉及一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法，属于采矿技术领域。
背景技术
沿空留巷是在采空区边缘“低压区”，利用人工建造的充填体支撑顶板，将上工作面一条平巷保留，供下一接替面使用，做到少掘巷道，缩短接替面准备时间，实现无煤柱回采的技术手段。同时利用沿空留巷技术能够很好的解决上隅角瓦斯积聚，避免出现瓦斯超限的问题。沿空留巷关键参数设计是沿空留巷技术在现场应用过程中一个非常重要的环节。
早期沿空留巷技术研究主要是针对充填体支护阻力、宽度等单因素对沿空留巷稳定性影响，且往往将充填体假设为独立的存在，并未综合考虑留巷宽度、留巷支护强度、顶板强度等因素对沿空留巷空间结构稳定性的影响。
现有沿空留巷技术虽然研究了沿空留巷直接顶强度、煤体强度、巷旁支护体强度、巷内支护阻力、关键块给定载荷、直接顶容重、顶煤容重、关键快破断位置、巷旁支护体宽度、巷道宽度、直接顶厚度、采高和顶煤厚度等不同因素对综放面沿空留巷空间结构的影响，但都是在单一变量法的基础上进行的规律性研究，并未涉及在实际矿井条件下，如顶板强度、厚度等无法改变时，留巷空间稳定性人为可控关键参数的定量确定。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法。
为了实现上述目的，本发明采用的一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法，包括以下步骤：
S1、对影响稳定性关键参数的多个参量建立正交试验；
S2、计算得到不同参量条件下，沿空留巷顶板下沉量、两帮移进量、充填体最大应力的评价指标值；
S3、利用权重分析法得到各参量对沿空留巷稳定性的影响程度大小；
S4、采用灰色关联度与组合权重法对沿空留巷稳定性进行协调控制，最后得到沿空留巷稳定性的最优关键参数。
作为改进，所述步骤S1中的多个参量包括充填体宽度、留巷宽度、采高、留巷顶板支护强度和充填体强度。
作为改进，所述步骤S4具体包括：关联度的计算、各评价指标进行归一化处理、设置参考指标矩阵、关联系数、权重计算、将主观权重和客观权重进行组合、求得各因素各水平的平均关联度。
与现有技术相比，本发明能够将多参量协调变化时，综合定量确定沿空留巷稳定性关键参数，具有重要的现实意义和广泛的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明的多参量协调控制沿空留巷稳定性的原理图
图2为本发明实施例1中关键参数合理取值范围图；
图3为本发明实施例1中正交试验结果图；
图4为本发明实施例1中多因素在各指标下的极差图；
图5为本发明实施例1中各因素对顶板下沉量影响程度图；
图6为本发明实施例1中各因素对两帮移进量影响程度图；
图7为本发明实施例1中各因素对充填体最大应力影响程度图；
图8为本发明实施例1中指标层的灰色关联系数图；
图9为本发明实施例1中指标层的灰色关联度图；
图10为本发明实施例1中影响因素对指标层的平均关联度图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
以某矿为例。矿井2308工作面地面标高+922～+964m，井下标高为+532～+592m，工作面宽度为238m，工作面设计推进长度400m。工作面所在煤层平均厚度为6.37m，煤层层理明显，节理、裂隙较发育，煤层倾角1～4°，普氏硬度f＝0.9，容重为1.36t/m3。工作面瓦斯相对涌出量为6.2m3/t，煤尘具有爆炸性，不易自燃。
工作面直接顶为厚度2.7m泥岩，基本顶为厚度2.5m细砂岩，再往上依次为厚度3.3m泥岩、厚度6.6m细砂岩、厚度4.1m砂质泥岩、厚度1.8m细砂岩、厚度1.7m泥岩、厚度2.2m细砂岩、厚度3.0m泥岩。
根据该煤矿的具体情况，结合图1所示，利用本发明方法进行沿空留巷稳定性关键参数的确定，包括：
S1、首先以充填体宽度、留巷宽度、采高、留巷顶板支护强度、充填体强度五个沿空留巷稳定性关键参数建立L16(45)型正交试验，如图2、图3所示；
S2、利用Flac3D软件，模拟不同参量条件下，沿空留巷顶板下沉量、两帮移进量、充填体最大应力三个沿空留巷稳定性评价指标值，如图4所示；
S3、利用权重分析法得到各参量对沿空留巷稳定性的影响程度大小：
对于顶板下沉量，其因素影响程度大小为：充填体宽度＞留巷宽度＞采高＞充填体强度＞留巷顶板支护强度；
对于两帮移进量，其因素影响程度大小为：留巷宽度＞充填体宽度＞采高＞充填体强度＞留巷顶板支护强度；
对于充填体最大应力，其因素影响程度大小为：充填体宽度＞留巷宽度＞采高＞留巷顶板支护强度＞充填体强度，具体如图5、图6、图7所示；
S4、采用灰色关联度与组合权重法对沿空留巷稳定性进行协调控制，最后得到沿空留巷稳定性的最优关键参数；其中，
S41、关联度的计算按照下述公式求解
将评价指标的结果矩阵化，矩阵公式如：
式中：m为评价指标个数；n为试验方案个数；
S42、按照均值法，各评价指标进行归一化处理
式中：i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；
S43、设置参考指标矩阵
构建理想的参考指标矩阵(通常为各指标中的最大值)，记为：
S0＝[S1 0 S2 0 … Sm 0] (3)
式中：Sj 0＝max(r1j r2j … rnj)，j＝1,2…m,即S0中的m个评价指标是全体方案中相应评价指标的最大值；
S44、关联系数
将理想方案作为参考序列，各个评价指标值作为比较序列，按式(4)求得各指标对应的关联系数，如图8所示：
S45、权重计算
按照熵值法计算求得各指标的客观赋值权重：
对指标矩阵X归一化处理：
各指标的信息熵：
熵值法权重：
依据上述公式，求得顶板下沉量、两帮移进量、充填体最大应力的客观赋值权重分别为0.3397、0.3255和0.3347；
考虑到沿空留巷空间“小”结构稳定性控制成本，同时保证空间“小”结构的安全性，取顶板下沉量、两帮移进量和充填体最大应力主观赋值权重ω″j为0.45，0.30和0.25。
S46、将主观权重和客观权重进行组合
式中：ω′j为按照熵值法求得的目标函数客观赋值权重；ω″j为目标函数主观赋值权重。
结合上述公式，求得顶板下沉量、两帮移进量和充填体最大应力的组合权重为0.4574、0.2922和0.2504；再目标关联系数和求得的组合权重，求得灰色关联度矩阵，如图9所示。
S47、按照平均求和的方法，求得各因素各水平的平均关联度，如图10所列；
图10表示充填体宽度、留巷宽度、采高、留巷顶板支护强度、充填体强度参数对指标综合影响程度。当充填体宽度为2m时，关联度最大为3.0598，为留巷空间“小”结构稳定性最优解。其他参数同理。
综上所述，按照关联度得出的沿空留巷空间“小”结构稳定性最佳方案为充填体宽度为2m、留巷宽度为5m、采高为3m、留巷顶板支护强度为0.8Mpa、充填体强度为3Mpa。
现场应用，对2308工作面顶底板位移量、两帮移进量及锚索支护应力进行监测，结果表明2308工作面巷道断面收缩率低，锚索受到的应力小，留巷效果好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对影响稳定性关键参数的多个参量建立正交试验；多个参量包括充填体宽度、留巷宽度、采高、留巷顶板支护强度和充填体强度；
S2、计算得到不同参量条件下，沿空留巷顶板下沉量、两帮移进量、充填体最大应力的评价指标值；
S3、利用权重分析法得到各参量对沿空留巷稳定性的影响程度大小；
S4、采用灰色关联度与组合权重法对沿空留巷稳定性进行协调控制，最后得到沿空留巷稳定性的最优关键参数；具体包括：关联度的计算、各评价指标进行归一化处理、设置参考指标矩阵、关联系数、权重计算、将主观权重和客观权重进行组合、求得各因素各水平的平均关联度。
CN202011255033.2A 2020-11-11 2020-11-11 一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法 Active CN112231936B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011255033.2A CN112231936B (zh) 2020-11-11 2020-11-11 一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011255033.2A CN112231936B (zh) 2020-11-11 2020-11-11 一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112231936A CN112231936A (zh) 2021-01-15
CN112231936B true CN112231936B (zh) 2023-11-14

Family

ID=74123445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011255033.2A Active CN112231936B (zh) 2020-11-11 2020-11-11 一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112231936B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114357720A (zh) * 2021-12-08 2022-04-15 郑州煤矿机械集团股份有限公司 一种薄煤层工作面自身状况对产能影响程度的评价方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102296987A (zh) * 2011-09-02 2011-12-28 中国矿业大学 巷旁充填沿空留巷软介质接顶方法
CN105257339A (zh) * 2015-11-16 2016-01-20 北京安科兴业科技股份有限公司 掘进工作面多参量综合监测预警方法
CN108549780A (zh) * 2018-04-23 2018-09-18 天地科技股份有限公司 浅埋深空留巷道充填体的载荷估算方法
CN111460564A (zh) * 2020-04-09 2020-07-28 安徽理工大学 深井冲击煤层充填工作面区段煤柱宽度的确定方法
CN111794803A (zh) * 2020-06-10 2020-10-20 新汶矿业集团设计研究院有限公司 一种充填开采沿空留巷充填效果监测与稳定性评价方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102296987A (zh) * 2011-09-02 2011-12-28 中国矿业大学 巷旁充填沿空留巷软介质接顶方法
CN105257339A (zh) * 2015-11-16 2016-01-20 北京安科兴业科技股份有限公司 掘进工作面多参量综合监测预警方法
CN108549780A (zh) * 2018-04-23 2018-09-18 天地科技股份有限公司 浅埋深空留巷道充填体的载荷估算方法
CN111460564A (zh) * 2020-04-09 2020-07-28 安徽理工大学 深井冲击煤层充填工作面区段煤柱宽度的确定方法
CN111794803A (zh) * 2020-06-10 2020-10-20 新汶矿业集团设计研究院有限公司 一种充填开采沿空留巷充填效果监测与稳定性评价方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Design and construction of entry retaining wall along a gob side under hard roof stratum;Y.L. Tan等;《ELSEVIER》;第77卷;115-121 *
徐州矿区缓倾斜、倾斜煤层向采巷道围岩稳定性分类方案的研究;邹喜正 等;《江苏煤炭》(第03期);11-17 *
沿空留巷空间"小"结构稳定性控制研究及应用;杨计先;《煤炭工程》;第53卷(第9期);36-41 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112231936A (zh) 2021-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ghandil et al. The near-field method for dynamic analysis of structures on soft soils including inelastic soil–structure interaction
CN112231936B (zh) 一种多参量影响下沿空留巷稳定性关键参数的确定方法
CN108694272B (zh) 一种动扰动加载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法
CN112287578B (zh) 一种端帮开采条件下边坡稳定性计算方法
CN106815445A (zh) 一种浅埋煤层区段煤柱载荷计算模型及其计算方法
CN108681620B (zh) 一种静扰动加卸载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法
CN111339602B (zh) 一种确定地下直墙拱顶隧道结构抗震性能评价指标的方法
CN112364484A (zh) 一种考虑三维空间效应的邻近既有地铁的基坑开挖影响计算方法
CN110080818B (zh) 一种矿山遗留矿柱分级分类充填回收方法
CN114329680B (zh) 一种矿区地下水库矿柱坝体稳定性评价方法及其应用
CN108664698B (zh) 一种动扰动加卸载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法
CN111259467B (zh) 基坑的整体稳定性识别方法、装置、计算机设备
CN107657084A (zh) 一种复合残采区上行开采可行性的定量判定方法
CN112948924A (zh) 基于覆岩结构的近松散层开采导水裂隙带高度确定方法
CN110555598A (zh) 岩溶地基稳定性模糊综合评判方法
Orwat et al. Causes analysis of building deviation located on mining area and the way of its removal
CN113804617B (zh) 一种中间桥支挡效应下的边坡稳定性评价方法
Jessu et al. Influence of varying bedding thickness of underclay on floor stability
CN113804853A (zh) 煤矿瓦斯含量检测方法及系统
CN112487538A (zh) 一种煤柱支挡作用下内排土场稳定性分析方法
Green et al. Interpretation of liquefaction field case histories for use in developing liquefaction triggering curves
CN109522612B (zh) 一种基于综采液压支架受力反演直接顶厚度的方法
CN111768056B (zh) 近距离煤层群上行开采可行性判别及等级评价方法
CN112132706A (zh) 一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法
Pokhrel et al. Contribution of geostatistical technique to investigate the spatial variation of liquefaction potential in Urayasu City, Japan

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant