巷道围岩稳定性的模糊综合评判

1、矿业系统工程论文采矿092班 樊高峰 25号巷道围岩稳定性的模糊综合评判摘要: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:巷道;围岩稳定性;模糊关系矩阵;权值;模糊综合评判法Fuzzy-syntheticalEvaluation on Stability

2、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 effective prevention or treatmen

3、tmeasures 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 impact factors to the roadways stabi

4、lity 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; fuzzy-synthetical evaluationmeth

5、od .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，模糊综合评判法具有较明显的 优势。1评判模型11确定因素集U=U

6、1,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V=V1,V2,V3,V4,V5= I ,II,III,W,V。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。13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

7、系矩阵R1=(rij)6X5,R2=(rij)3X5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(0 - 3)、劣(0 - 1)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确定权重集各因素对围岩稳定性的影响程度(即权重),Ai=(a1,a2,an),丈ai = 1?0i二1WaiW1。采用判断矩阵的方法确定，其中饱水岩石的单轴抗压强度权 重为a11=0271 ;节理裂隙密度的权重为a12=0232;不连续面的结构 状态及充填情况的权重为a13=0

8、- 195;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=0 - 4;施工影响因素权重为a23=0 - 4。因此A1,A2的权 重集分别为A1=0 -271,0 -232,0 195,0 -226,0 -040,0 036;A2=0 2,0 4,0 4; 二次评判权重集A=0 901, 0 099。15综合评价先对U1,U2进行评价,B1=A1R1,B2=A2R2,再做总评价B=当】,B为最 B L 2终的评价结果。2工程实例云驾岭矿位于河北省武安

9、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 1 6 km,面积约 9 6 km2o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=0 23077023000030070000050500008801200010000

10、505000R2= 00100005050001000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=(0 080, 0 633, 0 287, 0, 0),B2=A2R2=(0, 0 6, 0 4, 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=(0 -072,0 - 629, 0 - 299, 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结语建立了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。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：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.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.杨纶标，高英仪.模糊数学原理与应用M.广州:华