巷道圍巖類別及可靠性的模糊數(shù)學方法

1、巷道圍巖類別評價及其控制的模糊數(shù)學方法巷道圍巖類別評價及其控制的模糊數(shù)學方法陳彥軍摘要：摘要：巷道圍巖的類別是礦井煤柱尺寸及支護設計的基礎，以往設計中考慮的因素不夠全面且受主觀性因素影響較大，造成后期巷道維護困難，影響工程進度。本文采用模糊數(shù)學方法對巷道圍巖分段進行模糊評價，尋求各評價因子的隸屬函數(shù)，以現(xiàn)場實際條件確定各評價因子的權重，建立模糊關系矩陣，分段進行巷道圍巖類別評判，提出的控制方法在現(xiàn)場是可行的。關鍵詞：圍巖類別關鍵詞：圍巖

2、類別模糊數(shù)學模糊數(shù)學權重權重隸屬函數(shù)隸屬函數(shù)控制方法控制方法煤礦井工生產處在一個不斷發(fā)生變化的環(huán)境中，巷道圍巖的穩(wěn)定與否直接影響著巷道的失修率，而巷道圍巖的穩(wěn)定性受多種因素影響，比如頂?shù)装鍘r性、埋深、支護效果、與鄰近工作面的空間關系、掘巷方法及時間等。因此，為實現(xiàn)礦井的安全高效發(fā)展，需要全面、準確地對巷道圍巖穩(wěn)定性進行評價，并適時制定相應的安全措施。內于地質采礦技術條件的復雜多變，礦山建設與生產的決策目標往往是多目標的，且受經驗評價和主

3、觀評價的影響極大。由于巷道圍巖穩(wěn)定性具有非線性和時變的特性以及狀態(tài)、參數(shù)量測的不確定性和不精確性，致使巷道圍巖類型是一個典型的隨機性、模糊性問題。而應用模糊集合理論能較合理地深刻地揭示巷道圍巖變形的本質和規(guī)律性，并能對圍巖類型作出較準確可信的判定[1~3]。1模糊評價理論原理模糊評價理論原理1.1模糊數(shù)學模型模糊數(shù)學模型確定因素（指標）集合，它的元素是所要研究對象的n種因素或指標，有很??nyyYy??????明確的特征。確定評判集合，

4、本文將評判集合的元素個數(shù)和名稱確定為5個，即穩(wěn)定易控??mvvVv??????制、較穩(wěn)定較易控制、較不穩(wěn)定較難控制、不穩(wěn)定難控制、極不穩(wěn)定極難控制。v?v?v?v?v?模糊評判矩陣R，對單因素的模糊評判為，這n個模糊評判導出iy??iiiimfurrr????????上的模糊關系，R的模糊關系矩陣稱為模糊評判矩陣。VY?R???rijnmR??1.2模糊評判步驟模糊評判步驟確定因素集合確定評判集合確定評判矩陣權重及隸屬度矩陣綜合評判現(xiàn)場

5、條件判定最大可能評判圖1模糊評判步驟流程圖2巷道圍巖穩(wěn)定性影響因素及其隸屬度巷道圍巖穩(wěn)定性影響因素及其隸屬度1）地質條件影響巷道圍巖穩(wěn)定性的地質條件有很多，頂?shù)装鍘r性、地下水、煤層傾角、煤層厚度、斷層裂隙、煤層埋深等[4]。煤巷在掘進過程中受斷層影響最為嚴重，選取每百米巷道在掘進過程中受斷層影響的條數(shù)m為評估條件，隸屬函數(shù)為：100000.310.6900010000000.60.4000.120.8800，因此就可以得到因素集合Y上的

6、子集。??i5xiinnnpxp???????R??????????4實例分析實例分析城郊煤礦一采區(qū)輔助采區(qū)開采煤層為二2煤，采深為407m~466m，煤層單軸抗壓強度為9~10MPa，掘巷時間不等。區(qū)段保護煤柱尺寸不一，有20m~97m不等。針對一采區(qū)輔助采區(qū)膠帶順槽在掘進及周圍工作面回采過程中巷道圍巖變形量大，分段對其進行求解出各影響因素的權重及隸屬度值，進而得到各段巷道的影響因子模糊矩陣。R?4.1模糊數(shù)學計算結果模糊數(shù)學計算結果

7、以Ⅰ段巷道為例，其現(xiàn)場各評價因子的數(shù)值為：（0，0.722，10，1.12，11.52），求得各指標的權重為：。將各數(shù)值代入隸屬度函數(shù)，得到模糊矩陣為：???????????????????????R??????????????????將表示權重的模糊子集與表示隸屬度的模糊矩陣做乘法，而獲得模糊綜合評價：R?R?z1==，max=0.586，可見R?R???????????????????????????????????????????

8、????級的隸屬度0.586最大，所以Ⅰ段巷道的圍巖屬于穩(wěn)定易控制圍巖。v?同理，Ⅱ段~Ⅷ段巷道的模糊綜合評價結果為：表2評判結果表評判結果表Ⅱ段Ⅲ段評價因子數(shù)值（0.31.83310.88311.52）（14.81520.78311.52）z2（00.0560.2140.4440.332）（00.02630.1970.7340.089）maxz2v4=0.444v4=0.734圍巖類別不穩(wěn)定難維護不穩(wěn)定難維護續(xù)表續(xù)表2Ⅳ段Ⅴ段評價因子

9、數(shù)值（14.81520.78311.52）(4.35.92661.38311.52)z2（0.0510.1520.2730.570）(00.1520.55803130.023)maxz2v4=0.57v3=0.558圍巖類別不穩(wěn)定難維護較不穩(wěn)定較難控制續(xù)表續(xù)表2Ⅵ段Ⅶ段Ⅷ段評價因子數(shù)值(14.81560.86711.52)(8.576.29680.86711.52)(11.89680.911.52)z2(00.0260.1970.482