基于实验室试验、数值模拟计算、现场实测及力学理论分析等综合研究方法,研究深井回采巷道围岩变形力学特征及其影响因素,采用模糊聚类法对深井回采巷道围岩稳定性进行整体分类,再结合巷道顶底板与两帮围岩的岩性情况,进行巷道围岩次分类研究,由此提出适合深井回采巷道稳定性控制原则。

为了对霍州矿区煤巷围岩稳定性进行分类,采用基于模糊等价关系的动态聚类分析法将样本巷道分为5类;选择煤巷顶板强度、底板强度等8个指标来作为分类评判指标,运用5标度的层次分析法对8个分类指标进行权重分配。以分类结果为基础,提出霍州矿区每类巷道的合理支护对策;并基于C语言编制了分类程序以便于分类计算方便、快速、准确。研究结果表明,将模糊综合聚类法和层次分析法应用于煤巷围岩稳定性分类效果良好,分类结果符合实际需求;以分类结果为基础,对每类巷道提出合理支护对策,为现场施工提供有效指导与参考。

影响巷道围岩稳定性的因素众多,关系复杂。如何选取有效影响因素,对巷道围岩进行定量分析,一直是围岩稳定性分类的研究热点。针对晋北某煤矿I031001工作面回采巷道支护效果不甚理想,以以往工程实践中已有分类结果较为理想的25条巷道作为样本,依据顶板强度、煤层强度、底板强度、深度、直接顶初次垮落步距、直接顶厚度与采高比值及护巷煤柱宽度等指标,根据模糊聚类理论,建立了定量判别模型,在对模型进行验证的基础上,对工作面围岩的稳定性进行了分类。