·218· 北京科技大学学报 2006年第3期 表53#煤层二次动压巷道最优支护参数 锚固支护可以改善围岩应力分布，减小巷道围岩 Table 5 Optimal parameters of reinforcement of the secondary dy- 塑性区半径及表面位移；并且随着支护强度的降 namic pressure tunnel located in 3 coal layer 低，巷道围岩的表面位移和塑性区范围明显增大， 锚紫长顶板锚锚索排顶板锚每帮锚 锚杆排 稳定安全系数随之减小， 度/m 素/根 距/m杆长度/m杆/根 距/m (3)二次采动巷道最佳支护方案，不仅要考 10 1 2.0 2.0 3 1.5 虑巷道稳定性及变形因素，同时还应考虑支护成 本、维护费用和施工难易程度等因素，巷道支护 表6最佳支护参数所对应的计算指标 Table 6 Computed factors corresponding to the best reinforcement 方案的优化决策，可采用灰色理论进行综合决策， parameters 从而给出全局最优方案 影响 稳定安顶底板两帮最大位 最优应力 矿柱/ 范围， 全系数，收敛收敛移量/ 参考文献 方案系数 m D/m f。率/%率/%cm [1]陈希儒.数理统计引论.北京：科学出版社，1997 71.428201.2612.767.0227.71 [2】方开泰，马长兴.正交与均匀试险设计.北京：科学出版社， 2001 [3]唐启义，冯明光，实用统计分析及其DPS数据处理系统 4结论 北京：科学出版社，2002 (1)巷道稳定性和相对位移收敛率反映了巷 [4]高永涛，吴顺川，孙金海.预应力锚杆锚固段应力分布规律 及应用.北京科技大学学报，2002,24(4)：387 道强度和变形的特征，它们从不同侧面反映巷道 〔5]勾攀峰.巷道锚杆支护提高围岩强度和稳定性的研究[学 的使用性态，正交数值试验结果表明，二次动压巷 位论文].北京：中国矿业大学，1998 道顶底板相对收敛率远大于两帮，表明顶底板位 [6]李效甫，姚建国.回采巷道支护形式与参数合理选择专家 移收敛率控制着巷道的使用功能. 系统.北京：燃料工业出版社，1993 (2)二次动压巷道采场的应力环境对巷道的 [7]刘同有，马念杰，高谦.地下巷道工程可常度分析.北京：中 国矿业大学出版社，1998 稳定和变形起主导地位，因此控制采场的采动应 力是维护巷道稳定性以及减小变形的关键措施， Reinforcement design and parameters optimization for a secondary dynamic pressure tunnel WU Shunchuan,GAO Qian,LIU Fujun2) 1)The State Key Laboratory for High-efficient Mining and Safety of Metal Mines,Ministry of Education,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Yangquan Coal Corporation,Yangquan 045000,China ABSTRACT The orthogonal experiment method and the associated analysis of the grey theory were used to analyze the results of numerical simulation and to optimize the supporting parameters for a coal mine tun- nel affected by two-mining in Yangquan mining area.The designed orthogonal experiment needs 27 numer- ical simulations including 13 factors with 3 levels for each one.According to the supporting parameters, tunnel stabilization and deformation in the condition of different stresses and supporting parameters were analyzed.Some criteria of tunnel stabilization and deformation to determine a corresponding local optimiza- tion scheme were computed.Based on consideration of the supporting cost and difficulty of construction comprehensively,an optimal supporting scheme for the secondary dynamic pressure tunnel was deduced by the associated analysis of the grey theory.The research results were put into use in Yangquan mining area and got the satisfied support effect. KEY WORDS coal mine tunnel;laneway support;pre-stressed anchor;optimization design2 1 8 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 6 年第 3期 表 5 3# 煤层二次动压巷道最优支护参数 T a b l e 5 O P tim a l P a r am e t e sr o f er i n of ecr me n t o f t h e s e oc nd a yr yd · mna i c p卿 s uer t u ne 一 l o act “ i n 3# oc 目 I a ” r 锚索长 度 /m 顶板锚 索 /根 锚索排 顶板锚 每帮锚 距 /m 杆长度 /m 杆 /根 锚杆排 距 /m 1 0 1 2 . 0 2 . 0 3 1 . 5 表 6 最佳支护参数所对应的计算指标 Ta b l e 6 C om P u tde af c t毗 e o爪 sP o n d i n g t o the b es t eri n of ecr me n t p a r a n le t e sr 锚固支护 可以 改善 围岩应 力 分布 , 减 小 巷 道 围岩 塑性区半径及表面 位移 ; 并且 随 着 支护 强 度的 降 低 , 巷道围岩的表面位 移和塑性区 范 围 明显增 大 , 稳定 安全 系数随之 减小 . ( 3) 二 次 采 动巷道 最 佳 支 护方 案 , 不仅要考 虑巷道稳定性及变形 因素 , 同时还 应 考虑 支护 成 本 、 维 护 费用和 施 工难 易程 度等 因素 . 巷道 支 护 方案的优化决 策 , 可采用灰 色理论 进行综 合决策 , 从而给 出全 局最优方案 . 最优 方案 应力 系数 飞. 1 门1J之. J . 岛乙八j 1 ù.esLr 顶底板 收敛 率 / % 最大位 移量 / 参 考 文 献 7 1 . 4 2 8 20 1 . 2 6 12 . 7 6 7 . 0 2 2 7 . 7 1 勺J卫. , , . 1 4 亡、ù ! 67 r.L f L 4 结论 ( 1) 巷道稳 定性和 相对 位移 收敛 率反映 了巷 道强度和变形 的特征 , 它 们从 不 同侧面 反 映巷 道 的使用性态 , 正交 数值试验 结果 表明 , 二次动 压巷 道顶底 板相对 收 敛率远 大于两 帮 , 表 明顶底 板 位 移收 敛率控 制着巷道的使用功 能 . ( 2) 二 次动 压巷道采 场的应力 环境对 巷道的 稳定和变形起 主导 地 位 , 因 此控制采场 的采 动应 力是维护 巷道稳定 性以 及减 小 变形 的关键措 施 . 陈希孺 . 数理统计 引论 . 北京 : 科学 出版社 , 19 9 7 方开泰 , 马长兴 . 正 交与均匀试验设计 . 北京 : 科学出版社 , 2 0 0 1 唐启义 , 冯 明光 . 实用统 计分析 及其 D P S 数据 处理 系统 . 北京 : 科学 出版社 , 2 0 02 高永涛 , 吴顺川 , 孙金海 . 预应力锚杆锚 固段应力分布规律 及应用 . 北京科技大学学报 , 20 0 2 , 24 ( 4 ) : 3 8 7 勾攀峰 . 巷道锚杆 支护提高 围岩强度和 稳定性 的研 究〔学 位论文 〕 . 北京 : 中国矿业大学 , 19 9 8 李效甫 , 姚建国 . 回 采巷道支 护形式与 参数合理选 择专家 系统 . 北京 : 燃料工业出版社 , 1 9 93 刘 同有 , 马念杰 , 高谦 . 地下巷道工程可靠度分析 . 北京 : 中 国矿业大学 出版社 , 19 98 R e i n f o r e e m e n t d e s i g n a n d P a r a m e t e r s o p t i m i z a t i o n f o r a s e e o n d a r y d y n a m i e P r e s s u r e t u n n e l W U hS u n c 人u 。 , ` ) , 以o Q 艺a , 1 ) , 五了u ujF u , 2 ) 1 ) T h e S t a t e K e y L a b o ar t o r y fo r H i g h 一 e f f i e i e nt Mi n i n g a n d S a f e t y o f M e t a l M i n e s , Miin s t r y o f E d u e a t i o n , U n i v e r s i t y o f S e i e cn e a n d T e e h n ol o g y B e ij i昭 , B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 , C h i n a 2 ) Y a 昭q u an oC a l C o r op r a t io n , Y a n g q u an 0 4 5 0 00 , C h i n a A B S T R A C T T h e o r t h o g o n a l e x p e r i m e n t m e t h o d a n d t h e a s s o e i a t e d a n a l y s i s o f t h e g r e y t h e o r y w e r e u s e d t o a n a l y z e t h e r e s u l t s o f n u m e r i e a l s i m u l a t i o n a n d t o o p t im i z e t h e s u p p o r t i n g p a r a m e t e r s fo r a co a l m i n e t u n - n e l a ff e e t e d b y t w o 一 m i n i n g i n Y a n g q u a n m i n i n g a r e a . T h e d e s i g n e d o r t h o g o n a l e x p e r im e n t n e e d s 2 7 n u m e r - i e a l s i m u l a t i o n s i n e l u d i n g 13 f a e t o r s w i t h 3 l e v e l s f o r e a e h o n e . A e e o r di n g t o t h e s u p p o r t i n g p a r a m e t e r s , t u n n e l s t a b ili z a t i o n a n d d e f o r m a t i o n i n t h e e o n d i t i o n o f d i ff e r e n t s t r e s s e s a n d s u P p o r t i n g p a r a m e t e r s w e r e a n a l y z e d . S o m e e r i t e r i a o f t u n n e l s t a b i li z a t i o n a n d d e f o mr a t i o n t o d e t e r m i n e a e o r r e s p o n d i n g l o e a l o p t im i z a - t i o n s e h e m e w e r e e om P u t e d . B a s e d o n e o n s i d e r a t i o n o f t h e s u p p o r t i n g e o s t a n d d if fi e u l t y o f e o n s t r u e t i o n e o m p r e h e n s i v e l y , a n o P t i m a l s u p p o r t i n g s e h e m e f o r t h e s e e o n d a r y d y n a m i e p r e s s u r e t u n n e l w a s d e d u e e d b y t h e a s s o e i a t e d a n a l y s i s o f t h e g r e y t h e o r y . T h e r e s e a r e h r e s u l t s w e r e P u t i n t o u s e i n Y a n g q u a n m i n i n g a r e a a n d g o t t h e s a t i s f i e d s u P P o r t e f f e e t . K E Y WO R D S e o a l m i n e t u n n e l ; l a n e w a y s u P P o r t ; p r e 一 s t r e s s e d a n e h o r ; o P t im i z a t i o n d e s i g n