一種六邊形煤巷表面位移量的預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性分析領(lǐng)域，特別設(shè)及一種六邊形煤巷表面位移量 的預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在的煤巷穩(wěn)定性分析主要集中在圍巖應(yīng)力和支護方式的選擇上，但一直沒能有 效地改變巷道變形量大、支護困難的現(xiàn)狀。在影響巷道穩(wěn)定的諸多因素中，巷道斷面形狀對 巷道圍巖穩(wěn)定性影響顯著，其中六邊形巷道較常規(guī)的矩形、梯形巷道在圍巖穩(wěn)定性方面具 有優(yōu)越性。
[0003] 此外，關(guān)于巷道穩(wěn)定性評價、預(yù)測的方法有理論分析法、經(jīng)驗法、試驗法（包括數(shù) 值模擬試驗和相似材料模擬試驗）及現(xiàn)場實踐法。其中，試驗法主要是W現(xiàn)代數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)， 結(jié)合有限元法、有限差分法等數(shù)值模擬分析和物理模型分析的評價預(yù)測方法，最終目的是 要綜合考慮影響圍巖穩(wěn)定的因素，對圍巖穩(wěn)定性做出盡可能客觀地預(yù)測。
[0004] 但是，目前關(guān)于六邊形煤巷圍巖穩(wěn)定性的預(yù)測幾乎空白，因此，找到一種六邊形煤 巷圍巖穩(wěn)定性的預(yù)測模型已為亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種六邊形煤巷表面位 移量的預(yù)測方法。該方法可W預(yù)測巷道頂?shù)装逡平亢蛢蓭鸵平?，為六邊形煤巷穩(wěn)定性 的判定提供依據(jù)。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] 一種六邊形煤巷表面位移量的預(yù)測方法，包括如下步驟：
[000引步驟一、確定影響六邊形煤巷穩(wěn)定性的主控因素，選取主控因素為=個巷道斷面 幾何參數(shù)；巷寬B、巷高寬比K和巷幫傾角a，W及兩個地應(yīng)力參數(shù)；巷埋深H和圍巖側(cè)壓力 系數(shù)入；
[0009] 步驟二、將上述主控因素進行5因素4水平的正交試驗；各因素的水平分別選?。?巷寬取4.5111、5.0111、5.5111和6.0111;巷高寬比取0.8、0.9、1.0和1.5;巷幫傾角取65。、70°、 75°和80。；巷埋深取 300111、600111、900111和 1200111;側(cè)壓力系數(shù)取0.5、1.0、1.5和2.0;
[0010] 步驟=、通過數(shù)值模擬執(zhí)行正交試驗方案，獲得巷道頂?shù)装逡平縔ff和兩幫移近 量Y，的試驗值，
[0011] 利用多元線性回歸分析法對試驗方案中的數(shù)據(jù)和試驗值進行數(shù)據(jù)擬合；設(shè)主控因 素與頂?shù)装逡平亢蛢蓭鸵平繚M足如下線性關(guān)系：
[001引 Y= 00+0山+02片03 口 +04 化 05 入
[001引式中，0。?0 5為回歸系數(shù)，其值可通過正規(guī)矩陣方程狂'幻0 =X'Y求得，在正 規(guī)矩陣方程中，向量 0 = (0。，0。02, 0 3, 04, 0 5)' ；矩陣 X = a，Xi，X2，X3，X4，Xs);對于 頂?shù)装逡平?，向量Y = Yi'，對于兩幫移近量Y = Y2';
[0014] 對于頂?shù)装逡平?，P = (-1.4732,0. 2650,0. 5800,-0. 0049,0. 0016,-0. 1760) '；對于兩幫移近量 0 = (-1. 4207, -0. 1205, 0. 8575, -0. 0043, 0. 0024, 0. 7815) ' ；
[0015] 因此，六邊形煤巷表面位移量的預(yù)測模型如下：頂?shù)装逡平縔ff =-1. 473化0. 2650B+0. 5800K-0. 0049 a +0. 0016H-0. 1760 A R2= 0. 9478 兩幫移近量 Y , =-1. 4207-0. 1205B+0. 8575K-0. 0043 a +0. 0024H+0. 7815 Ar2= 0. 9351，模型中的 R2為相 關(guān)系數(shù)，顯示模型具有很高的擬合精度。
[0016] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
[0017] 本發(fā)明方法建立了巷道斷面幾何參數(shù)和地應(yīng)力參數(shù)與巷道表面位移量的關(guān)系，具 有針對性強、預(yù)測精度高的特點。
【附圖說明】
[0018] 圖1是影響六邊形煤巷圍巖穩(wěn)定性主控因素示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明技術(shù)方案做進一步詳細描述：
[0020] 一種六邊形煤巷表面位移量的預(yù)測方法，包括如下步驟：
[0021] 確定影響六邊形煤巷穩(wěn)定性的主控因素，由于巷道斷面幾何參數(shù)和地應(yīng)力的大小 對巷道圍巖應(yīng)力分布、圍巖變形量及破壞范圍有重要影響，故選取主控因素為巷寬B、巷高 寬比K和巷幫傾角a該S個巷道斷面幾何參數(shù)，W及巷埋深H和圍巖側(cè)壓力系數(shù)A該兩 個地應(yīng)力參數(shù)。見附圖。
[0022] 基于主控因素設(shè)計5因素4水平的正交試驗方案，見表1。
[0023] 表1正交試驗方案
[0024]
【主權(quán)項】
1. 一種六邊形煤巷表面位移量的預(yù)測方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一、確定影響六邊形煤巷穩(wěn)定性的主控因素，選取主控因素為=個巷道斷面幾何 參數(shù)；巷寬B、巷高寬比K和巷幫傾角a，W及兩個地應(yīng)力參數(shù)；巷埋深H和圍巖側(cè)壓力系數(shù) 入； 步驟二、將上述主控因素進行5因素4水平的正交試驗； 步驟=、通過數(shù)值模擬執(zhí)行正交試驗，獲得巷道頂?shù)装逡平縔ff和兩幫移近量Y，的試 驗值， 利用多元線性回歸分析法對試驗方案中的數(shù)據(jù)和試驗值進行數(shù)據(jù)擬合；設(shè)主控因素與 頂?shù)装逡平亢蛢蓭鸵平繚M足如下線性關(guān)系： Y = 0。+ 0 iB+ 0 2K+ 0 3 曰 + 0 扣+ 0 5 入 式中，0。?0 e為回歸系數(shù)，其值通過正規(guī)矩陣方程狂'幻0 =X'Y求得，在正規(guī)矩陣 方程中，向量 0 = (0。，0。02, 0 3, 04, 0 5)' ；矩陣 X= a，Xi，X2，X3，X4，Xs);對于頂?shù)装?移近量，向量Y = Yi'，對于兩幫移近量Y = Y2'; 對于頂?shù)装逡平浚? = (-1. 4732, 0. 2650, 0. 5800,-0. 0049, 0. 0016,-0. 1760)'；對 于兩幫移近量 0 = (-1. 4207, -0. 1205, 0. 8575, -0. 0043, 0. 0024, 0. 7815) ' ； 因此，六邊形煤巷表面位移量的預(yù)測模型如下；頂?shù)装逡平縔ff = -1. 473化0. 2650B+ 0. 5800K-0. 0049 a +0. 0016H-0. 1760 A r2= 0. 9478 兩幫移近量 Y,= -1. 4207-0. 120地+0. 8 575K-0. 0043 a +0. 0024H+0. 7815 A R2= 0. 9351，模型中的R2為相關(guān)系數(shù)，顯示模型具有很 高的擬合精度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟二中；各因素的水平分別選取： 巷寬取4.5111、5.0111、5.5111和6.0111;巷高寬比取0.8、0.9、1.0和1.5;巷幫傾角取65。、70°、 75°和80。；巷埋深取 300111、600111、900111和 1200111;側(cè)壓力系數(shù)取0.5、1.0、1.5和2.0。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種六邊形煤巷表面位移量的預(yù)測方法，其技術(shù)方案是：先確定影響六邊形煤巷圍巖穩(wěn)定性的主控因素，包括巷寬、巷高寬比、巷幫傾角、巷埋深和側(cè)壓力系數(shù)，再利用數(shù)值模擬通過基于主控因素的正交試驗獲取試驗值，包括巷道頂?shù)装逡平亢蛢蓭鸵平?，最后用多元線性回歸方法對試驗值進行數(shù)據(jù)擬合，得到六邊形煤巷表面位移量的預(yù)測模型。本發(fā)明建立了巷道斷面幾何參數(shù)和地應(yīng)力參數(shù)與巷道表面位移量的關(guān)系，具有針對性強的特點，可作為判斷六邊形煤巷穩(wěn)定性的依據(jù)。
【IPC分類】G06Q50-02
【公開號】CN104537566
【申請?zhí)枴緾N201410811550
【發(fā)明人】任智敏, 張廣太
【申請人】山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月22日