模糊数学在巷道围岩类别评价与控制中的应用.pdf

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1、l2能源技术与管理2012年第6期doi：10．3969~．issn．1672—9943．2012．06．005模糊数学在巷道围岩类另lJ评价-5控制中的应用陈彦军，徐星z，姚酷-，赵伟1(1．河南煤业化工集团城郊煤矿，河南永城476600；2．河南工程学院安全工程系，河南郑州451191)[摘要]巷道围岩的类别是矿井煤柱尺寸及支护设计的基础，以往设计中考虑的因素不够全面且受主观性因素影响较大，造成巷道后期维护困难，影响工程进度。通过采用模糊数学方法对巷道围岩分段进行模糊评价，寻求各评价因子的隶属函数，以现场实际条件确

2、定各评价因子的权重，建立模糊关系矩阵，分段进行巷道围岩类别评判，经验证，提出的控制方法在现场是可行的。[关键词]围岩类别；模糊数学；权重；隶属函数；控制方法[中图分类号]TD353[文献标识码]B[文章编号]1672’9943(2012)O6012一O20引言2巷道围岩稳定性影响因素及其隶属度煤矿巷道围岩的稳定性受多种因素影响，巷2．1地质条件道围岩稳定性具有非线性、随机性和模糊性等特影响巷道围岩稳定性的地质条件有很多，顶点，矿井为实现安全高效发展，需要全面、准确地底板岩性、地下水、煤层倾角、煤层厚度、断层裂对巷道围岩

3、稳定性进行评价，并适时制定相应的隙、煤层埋深等3_。煤巷在掘进过程中受断层影响安全措施。而应用模糊集合理论能较合理地深刻最为严重，选取每百米巷道在掘进过程中受断层地揭示巷道围岩变形的本质和规律性，并能对围影响的条数m为评估条件，隶属函数为：岩类型作出较准确可信的判定_1_2]。『1m=0=1级：1模糊评价理论原理．{一m+l0

4、合=。，⋯，)，文章将评判集fIm一11

5、模糊评判步骤流程图如图1所示。2．2支护效果按文献[4]中描述，在对巷道支护效果进行评{确定素集合权重最判时，衡量因素有很多，着眼于原因中主要的几个及综大一确定评判集合卜隶△可一属评能因素，选取顶板下沉率、两帮移近率、底鼓率、失修度评率、支护成本、巷道掘进速度等组成因素集合为：{确定评判矩阵l¨．矩阵判{。、、、、、}。文章选取巷道围岩移近图1模糊评判步骤流程图率k为评判标准。2012年第6期陈彦军，等模糊数学在巷道围岩类别评价与控制中的应用132．3掘巷时间3各影响因素权值的确定由于巷道受到不断变化的载荷作用，随时间

6、增长巷道围岩变形增大。特别是对于埋深大、软岩若施为第i个指标的实测值，p为该指标在围岩的巷道影响很大。因此，选取掘巷时间与采空巷道围岩稳定性评价指标分级表中5个数据的平区覆岩沉降稳定时间的先后关系t为评价指标。均值，则第个指标的权重为：2．4保护煤柱尺寸产弋一如果在巷道掘进过程中煤柱尺寸过小，则巷∑(嘶)道的布置密度就越大，这时候容易造成巷道围岩n=1受多重应力叠加作用，致使巷道发生变形破坏。因因此就可以得到因素集合y上的子集尺=此，应将巷道布置在一个合理的位置，以避开应力(】，2，⋯，y5)叠加及超前支承压力影响区。

7、4实例分析选取煤柱尺寸d与超前支承压力影响范围‰的比值作为评价因子，即：4．1模糊数学计算结果L=d／x0以某矿I段巷道为例，其现场各评价因子的其中0=15．43+0．098H数值为：(0，0．722，10，1．12，11．52)，求得各指标的式中，日为煤层埋深。权重为：(0，0．0051，O．57，0．206，0．219)。将各数值2．5断面尺寸代入隶属度函数，得到模糊矩阵为：根据巷道的断面积s的大小作为评判标准。l00000．3l0．690OO影响巷道稳定性的因素有很多，文章采用以R=lO000上所描述的5个因子作

8、为评价指标，根据现场专00O．6O．4000．12O．8800业技术人员的安全管理经验及现场数据，确定各将表示权重的模糊子集R与表示隶属度模评价指标分级如表1所示。后4种因子(

9、j}、t、d、s)糊矩阵鸯做乘法，而获得模糊综合评价：的隶属度函数参照m的隶属度函数形式。表1评价指标分级zl=Rl×旦=(0．586，0．061，0_3