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基于巷道顶板岩层强度识别的支护参数优化研究
摘要
巷道支护是煤矿生产中的重点工作，而岩层强度的识别是进行支护设计的前提。本文从巷道顶板岩层强度识别的角度出发，探究了支护参数优化的方法与技术。通过钻孔取芯、岩石力学试验及现场测量等多种方法，获取了巷道顶板岩层强度指标，建立了岩层强度识别模型，并以此为基础，对巷道支护中的支柱间距、锚杆直径、锚杆张力等参数进行了优化设计。结果表明，岩层强度的识别对于支护参数的选择具有至关重要的作用，在相同条件下，支护参数优化后的巷道稳定性得到了有效地提高。
关键词：巷道支护；岩层强度；支护参数；优化设计
Abstract
Thesupportofroadwaysisakeyworkincoalmineproduction,andtheidentificationofstratastrengthistheprerequisiteforsupportdesign.Inthispaper,fromtheperspectiveofidentifyingthestrengthofroadwayroofstrata,themethodandtechnologyofsupportparameteroptimizationwereexplored.Throughdrillingofcores,rockmechanicstestsandfieldmeasurements,variousmethodswereusedtoobtainindicatorsofthestrengthofroadwayroofstrata.Astratastrengthidentificationmodelwasestablishedbasedonthis,andonthisbasis,theparameterssuchaspillarspacing,anchorroddiameter,andanchorrodtensionintheroadwaysupportwereoptimized.Theresultsshowthattheidentificationofstratastrengthplaysacrucialroleintheselectionofsupportparameters.Underthesameconditions,theroadwaystabilityaftertheoptimizationofsupportparametersiseffectivelyimproved.
Keywords:roadwaysupport;stratastrength;supportparameters;optimizationdesign
1.引言
随着我国经济的飞速发展，对于煤炭等能源资源的需求也日益增长。作为国内最主要的能源来源，煤炭的开采已经成为了矿山生产的重要组成部分。而矿山巷道的发展，是煤矿开采中不可或缺的环节。然而，随着巷道规模的扩大，矿山地质条件的复杂性也日益增加，巷道安全稳定性的问题日益引起人们重视。
巷道支护是确保巷道安全稳定的保障措施。其直接关系着矿山生产的安全高效。在巷道支护中，支护参数的选择直接影响着巷道的稳定性及使用寿命。因此，如何在巷道支护中实现支护参数的合理优化，成为当今煤炭生产中急需解决的问题。
本文以巷道顶板为研究对象，探讨了岩层强度识别在支护参数优化中的应用。通过多种方法获取巷道顶板岩层强度指标，建立了岩层强度识别模型，以此为基础，对支柱间距、锚杆直径、锚杆张力等参数进行了优化设计，以探究不同支护参数对巷道稳定性的影响。
2.研究方法
2.1钻孔取芯法
钻孔取芯法是一种获取地质岩层信息的常规方法。通过钻探设备将岩石样品取出，进行地质和岩石学性质的分析。在此研究中，采用钻孔取芯法采集巷道顶板岩层的样品。通过分析样品的物理、力学特征，确定巷道顶板岩层强度指标，为后续建模提供依据。
2.2岩石力学试验
岩石力学试验是一种通过对物理实验进行力学性质分析，来获取岩石强度指标的常规方法。在此研究中，采用岩石力学试验仪进行了数次实验，确定了巷道顶板岩层的抗压强度、抗剪强度、弹性模量等指标，为后续建模提供了准确的数据来源。
2.3现场测量
现场测量是了解矿井地质结构和稳定情况的重要手段。在此研究中，通过巷道顶板现场的测量和监控记录，获取了巷道顶板的变形、应力分布、位移变化等信息，为后续优化设计提供了实验数据。
3.结果分析
3.1岩层强度识别模型建立
岩层强度识别模型是优化设计的基础和核心。在研究中，将钻孔取芯和岩石力学试验结果作为输入，采用多元回归的方法，建立了巷道顶板岩层强度识别模型。建立的模型表达式如下：
$$Y=a+b_1X_1+b_2X_2+b_3X_3$$
其中，Y为巷道顶板岩层的强度指标，X1、X2、X3为