本技术涉及一种煤矿巷道变形智能判别系统及方法,通过大断面巷道力学模型进行模拟分析,识别影响巷道稳定性的关键因素,并运用模糊层次分析法对这些因素进行评估,以实现对煤矿井下巷道变形的准确判别。
背景技术
为了构建完整的井下运煤、排矸、通风等系统,实现煤矿安全高效运转,各种巷道相互连接就会形成交岔点,因此巷道交叉点在煤矿井下广泛存在。煤矿井下常见的大断面巷道按照其在平面内的不同交叉样式及用途大致可以分为下几种:十字形交叉巷道、T形交叉巷道、Y形交叉巷道和L形交叉巷道、回采工作面开切眼、无轨胶轮车调向硐室、大型机电设备硐室等。随着煤矿开采工程中采掘设备趋于大型化、运输设备现代化、开采深度以及开采规模也逐渐扩大,普通的巷道断面以及已经无法满足开采需要,为保证正常的煤炭开采、生产运输以及巷道通风,大断面巷道的应用成为未来矿井的常态。根据全国统配煤矿资料统计,大断面巷道顶板事故中各类巷道交叉点是事故多发的主要地点。因为交岔点巷道围岩失稳导致的顶板事故,大致占巷道顶板事故总数的30%~40%。大断面巷道作为一种井下常见的巷道布置方式,之所以在巷道交叉点事故频发,这是因为在大断面巷道交叉部位处的受力和破坏规律上与普通巷道相比有着它自身的一些特点,其区别于普通巷道的独特之处在于:(1)交叉点处顶板暴露面积较大,顶板破碎地带的应力集中程度较严重,容易导致顶板围岩变形和破坏的进一步加剧;(2)在巷道交叉形成的三角区内,围岩的破坏比一般巷道要严重许多,由于此区域内围岩的严重变形破坏,导致三角区围岩对巷道顶板的支承能力下降,巷道破坏进一步加剧;(3)交叉巷道的施工过程复杂,要形成完整的巷道交叉点,需在交叉点位置处进行多次开挖工作,每一次的巷道开挖都会对原巷道围岩内已处于平衡状态的应力重新分布,多次的应力重新分布,使得巷道交叉点附近围岩中应力相互叠加,加剧围岩内应力的集中程度,从而加剧巷道围岩的破坏,围岩稳定性下降。正是由于上述这些特点,使得大断面巷道交叉点处的围岩受力和破坏情况同普通巷道相比要复杂的多,其巷道支护也变得困难许多。因此,如果没有正确的掌握大断面交叉巷道围岩的受力和破坏规律,就会导致所采取的原有巷道支护失效,很容易使大断面巷道围岩发生严重的变形破坏、甚至冒顶等安全生产事故,对煤矿的正常生产和工人安全造成极大的危害。而现有技术中存在问题:(1)截止目前煤矿系统还没有形成一个完整的巷道大断面应力集中评估方法及需要选择的支护方式;(2)目前尚未对煤矿应力集中影响因素进行综合分析和归纳,且没有统计影响大断面应力集中的客观因素。(3)各个影响因素的权重的赋值尚未统一或未形成统一因素权重判别方法。
实现思路