巷道围岩移近量神经网络预报模型：巷道围岩稳定性的聚类分析

在运用误差反向传播神经元网络确定巷道围岩稳定性判定各特性指标权重的基础上，采用自适应共振神经元网络对巷道围岩稳定性的聚类分析问题进行了研究。结果表明，神经元网络是用于解决采矿工程中权重评价，模式聚类问题有效方法，对于解决采矿工程中相关问题有着广泛的应用前景。     

巷道围岩非线性时空演变神经元网络预报模型

在提出信息扩散思想的基础上，运用神经元网络研究了煤体－煤体巷道和煤体－煤柱巷道的ｕ０，ｖ０和ｕ１与巷道围岩对每类聚类中心的隶属度、支护强度影响系数、断面影响系数及煤柱宽度的关系，建立了巷道围岩非线性时空演变神经元网络预报模型．并用巷道围岩移近量实测值对所建立的模型进行了检验，取得了满意的结果．     

鸡西矿区回采巷道围岩稳定性分类研究

对回采巷道围岩稳定性分类进行了研究，建立了基于模糊等价关系的灰色Ｆｕｚｚｙ聚类分析模型，利用该方法进行的回采巷道围财稳定性分类，为确定合理的支护方式提供了依据，对提高煤矿的经济效益和社会效益有着重要意义。     

软岩巷道围岩非线性流变数学力学模型

基于大量的岩块流变试验，从岩石长期强度的衰减特征和岩石的应变能守恒原则出发，建立了非弹塑黏性元件组合模型的软岩(煤)非线性流变数学力学模型．在此基础上，进一步建立了软岩(煤层)巷道围岩非线性流变数学力学模型，并采用实验室三轴巷道围岩流变试验对该模型的有效性进行了验证．应用该模型计算的煤层巷道围岩受掘进影响期间的深部位移与现场实测结果非常吻合．     

基于概率神经网络的地下工程围岩稳定性预测

随着开采深度的增加,影响卷道围岩稳定性的因素更多,更复杂,并且更具有随机性.为了对深井巷道围岩稳定性进行有效的分类,考虑影响围岩稳定性因素的随机性,建立了围岩稳定性判定的概率神经网络模型(PNN),并利用MATLAB实现其识别过程.根据样本数据对所建模型进行训练后,将其运用于实际工程中的深井巷道围岩进行稳定性判定.研究表明:利用概率神经网络模型可对地下工程深井巷道围岩稳定性进行分析,概率神经网络模型为地下工程围岩稳定性分类提供了一种方法.     

均匀地应力场下圆巷围岩应力时空演化分析

围岩应力状态具有显著的时空效应.围绕巷道开挖围岩应力演化过程,采用西原模型初步解析了均匀地应力场下圆形巷道围岩应力分布的时空效应问题,并探讨了时间、空间等相关参数的相关性.研究表明:采用西原模型能充分反映围岩应力松弛效应,三向应力均随时间推移而衰减,最终稳定于某一平衡状态;在成洞初期,应力集中越明显,应力松弛越显著;围岩力学松弛行为是时空函数,径向应力随开挖面后方距离增大而减小,环向应力刚好相反,而轴向应力保持不变.该研究可为岩体巷道工程稳定性预测与评估提供理论基础.     

围岩稳定性分级的神经网络方法

以神经网络方法为基础，结合模糊识别中指标双权重量化方法，建立了确定围岩稳定性级别的BP神经网络模型，应用实例表明该方法是围岩稳定性分级的一种有效的科学方法。     

深部巷道围岩控制原理与应用研究

采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法，研究深部巷道围岩稳定问题，认为深部巷道围岩控制的基本方法是提高围岩强度、转移围岩高应力以及采用合理的支护技术．提出了深部巷道围岩控制的基本技术和控制过程：1）应力转移降低巷道浅部围岩应力；2）采用高预紧力、大延伸量的高强度锚杆、锚索支护系统，强化锚固区围岩强度，提高巷道围岩自身稳定性；3）加强巷道两帮、底角支护，提高巷道最薄弱部位（两帮、底角）残余强度、提高巷道围岩的整体稳定性；4）应用高水速凝材料注浆加固破碎区，提高破碎围岩的完整性和力学参数．该研究成果已成功应用于工程实践．     

深井巷道顶板锚固体破坏特征及稳定性分析

结合深井回采巷道围岩锚固体变形破坏特征,分析了深井回采巷道顶板锚固体失稳机理,建立了巷道顶板不同破坏形态的稳定性模型,得出了深井回采巷道锚杆、锚索支护条件下顶板锚固体稳定性力学方程,并结合古汉山矿深井回采巷道锚杆、锚索耦合支护方案开展验证性研究,对现场试验巷道顶板锚固体的稳定性进行了力学求解及数据分析,提出的深井回采巷道锚杆、锚索耦合支护方案支护参数合理,顶板离层量小于25mm、顶底板及两帮位移收敛量小于180mm,均保持在可控范围内,锚杆、锚索耦合支护有利于巷道围岩的稳定.     

地下水对巷道围岩稳定性影响的数值模拟

为探明地下水对巷道围岩稳定性的影响,结合工程实际情况分析地下水对巷道围岩的弱化作用;建立围岩强度与饱和率之间的关系,用FISH语言将该关系嵌入到FLAC流固耦合模块中,从而建立具有遇水弱化效应的巷道围岩稳定性数值计算模型.研究结果表明：在锚杆支护条件下,有水作用时巷道围岩变形明显增大,与实际淋水条件下巷道围岩变形破坏情况是一致的;在锚杆支护基础上进行全断面锚注支护可有效控制地下水影响下巷道围岩的变形.工程实践验证了数值模拟的准确性与锚注支护对于有地下水影响的巷道支护的适用性.     

Numerical analysis of the effects of rock bolts on stress redistribution around a roadway

Besides opening geometry, in situ stress and material properties, opening support also has significant effects on stress redistribution around a roadway. To investigate these effects of rock bolts on the stress redistribution around a roadway, a series of numerical studies were carried out using the finite difference method. Since the stress changes around a roadway caused by rock bolting is small relative to the in situ stress, they cannot obviously be observed in stress contour plots. To overcome this difficulty, a new result processing methodology was developed using the contouring program Surfer. With this methodology, the effects of rock bolts on stress redistribution can obviously be analyzed. Numerical results show that in the three patterns of rock bolts installed in the roof, in the roof and the two lateral sides, and in all the four sides of the rectangular roadway, the maximum stress magnitude of the increase is 0.931 MPa, 2.46 MPa,and 6.5 MPa, respectively; the bolt number of 5 can form an integrated ground arch; the appropriate length and pre-tensioned force of the rock bolt is 2.0 m and 60 k N, respectively. What is more, the ground arch action under the function of rock bolting is able to be effectively examined. The rock bolts dramatically increase the minor principal stress around a roadway which results in significant increase in material strength. Consequently, the major principal stress that the material can carry will greatly increase.With adequate supports, an integrated ground arch which is critical for the stability of roadway will be formed around the roadway.     

Permeability and pressure distribution characteristics of the roadway surrounding rock in the damaged zone of an excavation

Research on the permeability and pressure distribution characteristics of the roadway surrounding rock in the excavation damaged zone(EDZ) is beneficial for the development of gas control technology. In this study, analytical solutions of stress and strain of the roadway surrounding rock were obtained, in which the creep deformation and strain softening were considered. Using the MTS815 rock mechanics testing system and a gas permeability testing system, permeability tests were conducted in the complete stress-strain process, and the evolution characteristics of permeability and strain were studied over the whole loading process. Based on the analytical solutions of stress and strain and the governing equation of gas seepage flow, this paper proposes a hydro-mechanical(HM) model, which considers three different zones around the roadway. Then the gas flow process in the roadway surrounding rock in three different zones was simulated according to the engineering geological conditions, thus obtaining the permeability and pressure distribution characteristics of the roadway surrounding rock in three different zones. These results show that the surrounding rock around the roadway can be divided into four regions-the full flow zone(FFZ), flow-shielding zone(FSZ), transitive flow zone(TFZ), and in-situ rock flow zone(IRFZ). These results could provide theoretical guidance for the improvement of gas extraction and gas control technology.     

巷道围岩变形量与开采深度的关系

本文通过理论分析、相似材料模拟试验、现场实测，总结出巷道围岩失稳的临界深度与围岩性质及支护方式有关，围岩强度越高，失稳的临界深度越大；主动支扩大于被动支护的巷道围岩失稳的临界深度。这些结论对于深部开采巷道布置、支护方式的选择具有重要意义。     

软岩巷道破裂特征与分阶段分区域控制研究

解决软岩巷道维护问题的关键在于准确把握该类巷道围岩内部裂隙发展演化规律和破裂特征.以某矿典型的软岩巷道为研究对象,实验研究了巷道围岩组份及微结构的特征;现场测试了巷道围岩内部破裂发展过程和规律,得到了典型软岩巷道围岩内部裂隙扩展贯通具有阶段性和非均匀性的破裂特征;根据巷道破裂发展的时间效应和区域特征,提出了分阶段、分区域控制的关键技术,包括:分阶段喷射混凝土、锚杆(索)强力支护、围岩注浆加固的过程控制和重点部位的加强支护技术.现场工程实践表明,针对软岩巷道破裂特征的分阶段控制技术可以有效控制软岩巷道的围岩变形破裂的发展,实现该类巷道的围岩稳定.     

回采巷道锚杆支护两帮稳定性分析

根据巷道围岩应力变化特点结合锚固体变形破坏的相似材料模拟试验, 分析了巷道两帮锚固体的变形破坏特征, 指出锚杆支护巷道两帮表面主要发生张性破坏, 锚固体内部发生剪切破坏, 据此建立起回采巷道锚杆支护两帮稳定的分析模型, 提出了两帮稳定的判别准则, 即锚固体中锚杆的拉应变必须小于锚杆的允许拉应变, 在巷道两帮围岩较松软时, 还必须满足巷道周边位移值的要求     

软岩巷道支护荷载的确定方法

通过分析巷道围岩与支护的相互作用原理 ,得出了软岩巷道失稳的原因是由于围岩自承力与支护力不足的结果 .认为一个优化的软岩巷道支护设计应在确保支护稳定的前提下 ,最大限度地释放围岩的能量 ,使以变形形式转化的工程力达到最大 ,同时最大限度地发挥围岩的自承能力 ,使工程支护力达到最小 ,而其关键是确定变形能释放时间和最佳支护时间 .软岩巷道开挖后 ,通常在巷道周围形成塑性软化区和塑性流动区 ,实施支护力就是要控制塑性流动区的范围与发展 ,达到最佳支护时间时的支护荷载为最小支护荷载 ,可以通过塑性软化区和塑性流动区内岩石的重力求得     

陈四楼煤矿煤巷锚杆支护研究

结合陈四楼煤矿 2 4 0 1工作面机巷的具体地质条件 ,对煤巷锚杆支护机理进行了研究 .指出在顶板岩石强度较低的情况下 ,采用高强锚杆支护系统 ,并选择合理的锚固方式 ,可以有效地控制围岩变形 ,保持围岩稳定 .主要介绍了回采巷道锚杆支护的设计思路 ,采用数值模拟方法确定锚杆支护参数并在实施过程中对围岩变形进行监测 .工程实践表明 :应用锚杆支护与棚式支护相比 ,能有效改善围岩的稳定性 ,取得了良好的支护效果 .     

松软厚煤层综放沿空巷道支护技术数值研究及应用

针对松软破碎厚煤层综放沿空巷道围岩变形破坏特征,建立沿空巷道原始围岩结构计算模型,模拟计算各种不同支护设计方案,优化支护参数,选定安全经济的支护方案.数值计算和现场工业性试验表明,U型钢支架壁后充填技术(顶部充填)能够满足工程要求.     

锚固体强度与组合拱承载能力的研究与应用

通过模拟试验证明了锚固力的作用在于提高巷道周边破裂围岩的残余强度,并使锚固体形成组合拱．研究了锚固组合拱承载能力的理论计算问题并应用于工程实践,有效地控制了软岩巷道围岩．     

膨胀特性对软岩巷道围岩变形规律的影响研究

针对软岩巷道的特点,利用泥灰岩三轴试验结果,分析了膨胀特性对深井软岩巷道围岩稳定性的影响;利用最新的弹塑性理论研究成果,推导出了膨胀角与围岩变形的直接关系式;采用数值力学的研究方法,分析了软岩巷道周围体积膨胀与扩容现象.数值模拟结果表明:软岩巷道表面变形和巷道周边体积应变随膨胀角的变化均成非线性递增,膨胀角愈大,软岩巷道的围岩条件愈差,巷道周边围压越大,所需要的支护力就越大,这些重要结论为深井条件下软岩巷道工程提供参考.