巷道圍巖穩(wěn)定性的模糊綜合評(píng)判

1、礦業(yè)系統(tǒng)工程論文采礦092班 樊高峰 25號(hào)巷道圍巖穩(wěn)定性的模糊綜合評(píng)判摘要:在煤礦生產(chǎn)過程中，煤礦巷道的穩(wěn)定性直接影響著生產(chǎn)人員的安 全。因此，及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)煤礦巷道的穩(wěn)定性做出預(yù)評(píng)價(jià),并制定有效的 預(yù)防或處理措施，對(duì)預(yù)防頂板事故的發(fā)生、降低事故對(duì)人員及生產(chǎn)造 成的危害有著積極的意義。在研究分析影響巷道穩(wěn)定性的地質(zhì)條件、 支護(hù)、施工和巷道變形監(jiān)測(cè)等方面因素的基礎(chǔ)上，提出了煤礦巷道穩(wěn) 定性模糊綜合評(píng)價(jià)模型及其評(píng)價(jià)方法，為煤礦巷道穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供了 科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞:巷道;圍巖穩(wěn)定性;模糊關(guān)系矩陣;權(quán)值;模糊綜合評(píng)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 .工程實(shí)踐表明，目前巷道圍巖穩(wěn)定性分類方法在巷道有支護(hù)的條件下 存在不足，巷道支護(hù)可靠性評(píng)價(jià)和等效穩(wěn)定性系數(shù)法雖然可以保證評(píng) 價(jià)結(jié)果有很高可靠性，但卻存在著評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)難以獲取的難題。對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分類比較困難的主要原因在于，一方面是根據(jù) 目的和要求不同，試圖用一種靜態(tài)的模式和標(biāo)準(zhǔn)去衡量各類巷道的穩(wěn) 定性問題，則可能出現(xiàn)較大的偏差，難以滿足實(shí)際工程應(yīng)用要求，甚至 造成嚴(yán)重的工程事故;其次是當(dāng)所要考慮的因素很多時(shí)，有些指標(biāo)在內(nèi) 涵上沒有明顯的界限，模糊方法的創(chuàng)立為解決這種現(xiàn)象提供了數(shù)學(xué)手 段。當(dāng)影響因素較多，且模糊性很強(qiáng)時(shí)，模糊綜合評(píng)判法具有較明顯的 優(yōu)勢(shì)。1評(píng)判模型11確定因素集U=U

6、1,U2; U1=u11,u12,u13,u14,u15,u16;U2=u21,u22,u23。其 中,u11為飽水巖石的單軸抗壓強(qiáng)度;u12為節(jié)理裂隙密度;u13為不連續(xù) 面的結(jié)構(gòu)狀態(tài)及充填情況；u14為裂隙水壓力與最大應(yīng)力比值;u15為 風(fēng)化作用;u16為洞軸與層狀巖石或軟弱結(jié)構(gòu)面的夾角;u21為最大地 震烈度;u22為人為設(shè)計(jì)因素;u23為施工影響因素。12確定評(píng)判集V=V1,V2,V3,V4,V5= I ,II,III,W,V。其中,V1 為穩(wěn)定,V2 為較穩(wěn) 定,V3為一般,V4為不穩(wěn)定,V5為極不穩(wěn)定。13確定評(píng)判矩陣因素集U1,U2與評(píng)判集之間的關(guān)系可以通過隸屬函數(shù)用模糊數(shù)學(xué)關(guān)

7、系矩陣R1=(rij)6X5,R2=(rij)3X5表示。所取因素指標(biāo)有2種:定量指 標(biāo)和定性指標(biāo)。定量指標(biāo)采用嶺形隸屬函數(shù)求得2-5。定性指標(biāo)按一 定準(zhǔn)則進(jìn)行數(shù)量化處理6,并將因素分成優(yōu)(09)、良(07)、中(05)、 差(0 - 3)、劣(0 - 1)5個(gè)等級(jí)，按賦值標(biāo)準(zhǔn)給出評(píng)定值，再采用梯形隸屬 函數(shù)求得。14確定權(quán)重集各因素對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響程度(即權(quán)重),Ai=(a1,a2,an),丈ai = 1?0i二1WaiW1。采用判斷矩陣的方法確定，其中飽水巖石的單軸抗壓強(qiáng)度權(quán) 重為a11=0271 ;節(jié)理裂隙密度的權(quán)重為a12=0232;不連續(xù)面的結(jié)構(gòu) 狀態(tài)及充填情況的權(quán)重為a13=0

8、- 195;裂隙水壓力與最大應(yīng)力比值的 權(quán)重為a14=0226;風(fēng)化作用權(quán)重為a15=0040;巷道軸與巖石產(chǎn)狀關(guān) 系權(quán)重為a16=0036;最大地震烈度權(quán)重為a21=02;支護(hù)斷面設(shè)計(jì)因 素權(quán)重為a22=0 - 4;施工影響因素權(quán)重為a23=0 - 4。因此A1,A2的權(quán) 重集分別為A1=0 -271,0 -232,0 195,0 -226,0 -040,0 036;A2=0 2,0 4,0 4; 二次評(píng)判權(quán)重集A=0 901, 0 099。15綜合評(píng)價(jià)先對(duì)U1,U2進(jìn)行評(píng)價(jià),B1=A1R1,B2=A2R2,再做總評(píng)價(jià)B=當(dāng)】,B為最 B L 2終的評(píng)價(jià)結(jié)果。2工程實(shí)例云駕嶺礦位于河北省武安

9、市西北，礦井工業(yè)場(chǎng)地位于井田中部的高村 和西湖村之間，東距武安市約6km。礦井北與郭二莊煤礦擴(kuò)大區(qū)相鄰, 西部以F4斷層為界,南到第20勘探線與上泉勘探區(qū)相鄰，東以2號(hào)煤 -550m底板等高線及F22斷層為界。井田平均南北長約6 km,東西寬 1 6 km,面積約 9 6 km2o云駕嶺礦開采區(qū)域內(nèi)巷道圍巖飽水巖石單軸抗壓強(qiáng)度為110MPa，不 連續(xù)面密度為3條/m,裂隙水壓力與最大應(yīng)力比值為008,圍巖輕微 風(fēng)化,結(jié)構(gòu)面微粗糙，所處地區(qū)最大地震烈度為6度，巷道軸與巖石走向 趨于一致。其圍巖模糊關(guān)系矩陣R1=0 23077023000030070000050500008801200010000

10、505000R2= 00100005050001000對(duì)其進(jìn)行一級(jí)模糊綜合評(píng)判并做歸一化處理，所以得到:B1=A1R1=(0 080, 0 633, 0 287, 0, 0),B2=A2R2=(0, 0 6, 0 4, 0,0)。將權(quán)值A(chǔ)代入進(jìn)行二級(jí)綜合評(píng)判,并做歸一化處理后得B=(0 -072,0 - 629, 0 - 299, 0, 0)。根據(jù)最大隸屬度原則，可知云駕嶺礦區(qū)內(nèi)巷道圍巖較為穩(wěn)定。該評(píng)判結(jié)果與云駕嶺礦巷道圍巖工程概況較為吻合。3結(jié)語建立了煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性模糊綜合評(píng)價(jià)模型。實(shí)例分析表明，該 模型評(píng)判結(jié)果較為合理,其評(píng)判結(jié)果接近煤礦巷道圍巖實(shí)際情況。模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判法能夠較為全面考慮多因素情況下巷道圍巖的 穩(wěn)定性問題，可通過評(píng)判集合、權(quán)重集的有效確定，克服單因素評(píng)判的 缺陷，得到較為合理的結(jié)果。參考文獻(xiàn)：張里程.巷道圍巖穩(wěn)定性分析研究的現(xiàn)狀與存在問題J.徐州工 程學(xué)院學(xué)報(bào),2005, 20(3): 30-33.許傳華，任青文.地下工程圍巖穩(wěn)定性的模糊綜合評(píng)判法J.巖石 力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004, 23(11): 1852-1855.楊綸標(biāo)，高英儀.模糊數(shù)學(xué)原理與應(yīng)用M.廣州:華