深井巷道支护参数优化研究

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1、深井巷道支护参数优化研究　　中图分类号：TE245献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02摘要：本文采用三维数值模拟方法，同时借助科学的正交实验方法，通过极差分析法来详细分析其实验结果，便可得到深井巷道锚网索的相对较为合理支护参数，从而为合理选取深井巷道的支护参数提供重要的参考依据。关键词：三维数值模拟方法、正交试验、支护参数优化Abstract:thispaperUSESthethree-dimensionalnumericalsimulationmethod,atthesametimewiththehelpofs

2、cienceandtheorthogonalexperimentmethod,throughtheanalysis,adetailedanalysistotheexperimentalresults,cangetdeeproadwayanchorwireropearerelativelyreasonablesupportingparametersandforreasonableselectionofdeeproadwaysupportingparametersprovideimportantreferencebasis.Keywords:3dnum

3、ericalsimulationmethod,orthogonaltest,thesupportingparametersoptimization4目前，锚网索支护在深井巷道支护中的应用已经越来越广泛。但是由于开采数量的增加，开采也越来越深，巷道的围岩也呈现更严重的变形，相对稳定性也较差，底臌的现象也相对更明显，这也使得锚网索的支护设计变得越来越精确。因此，相对合理的设计参数不仅可以更有效的降低围岩的变形程度，又可以最大限度的缩减支护的成本。地质条件与模型建立深井巷道岩层主要是以泥岩、细沙岩、砂质泥岩等为主。岩层的走向大致呈现为140b，倾角是15

4、~17b，倾斜为50b，地面标高大约为2689m，地面温度为27e，垂直原岩应力为20Mpa以上，平均岩体容重参数C为2500千克每立方米，而垂直应力只为水平构造力的1/1125~1/215。巷道为直墙半圆拱的形状，宽度为5800mm，高度为4600mm，我们全断面光面爆破技术来掘进巷道，掘进的断面达到2290平方米，净断面带到2101平方米。锚网支护以及正交实验2.1正交设计锚网支护的相关参数锚杆的长度我们设为A，间排距设为B，直径设为C，锚索的预紧力D，预紧力为E，为三水平的；而锚索的位置设置为F，位置为G，直径为H，为两水平的。我们通过采用选

5、定的正交表和给定的因素水平表来进行试验，来确定4模拟试验方法。我们综合参考了各种条件的影响因素之后，一共设计出30组正交试验组。把不同的因素水平通过不同的要求编号，这样就可以确定各个模拟参数，进一步的，我们根据不同模拟条件应用于三维数值模拟计算。2.2正交试验结果分析2.2.1正交试验结果通过采用正交表进行设计，得到两帮的移近量与顶底板移近量。2.2.2综合平衡分析因为是两个考察指标（两帮移近量和顶底板移近量），需要通过对实验数据进行综合平衡分析，这样确定两个指标都是相对理想的一个共同的方案：我们首先用各种因素进行指标考察，然后进行对比分析，这样我

6、们就能够确定最好的水平，这也就是综合平衡法。如表1所示，通过计算得到两个和的极差分析结果，对试验指标影响最大的是极差最大的那一列。表1：实验结果的值从表1可以看出，指标的，各个影响因素的极差分别为1，2.8，4.8，0.5，0.8，0.3，0.1，1。很明显，因素B(锚杆间排距）的极差是最大的，这就可以知道B对实验指标影响最大。4B的3水平所对应的两帮移近量为11219mm，11516mm，11717mm，取最小的11219mm为第一水平最好。第二列中的因素锚杆直径因素C的极差为3，对应计算的指标平均值为11618mm，11515mm，11318m

7、m，我们取第三水平为最好。而对于锚索位置G，它是8个因素中，极差是最小的，为0.11，可以知道它的水平改变时，影响最小实验指标，取最小数值的第二水平为最好。采用同样的分析，可以得到如下结论：对各个指标的综合分析之后，如表2所示，得到理想的实验方案。表2方案3参数深井巷道围岩的水平和垂直力的支护参数得到有效优化后，可大大改善应力环境。主要是在巷道顶部受到来自预应力的锚杆与锚索作用，使得在巷道岩体周围产生强大的压应力，这样增强了节理之间的摩擦，有效防止了节理面的扩张和岩块的移动，同时也增大了他们的粘结力。此外锚杆的强大作用力也改变了岩体的应力，使岩块受

8、到三向作用力，从而变得更稳定。现场应用优化支护参数后：锚杆ï4