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煤巷围岩稳定性是一个非常复杂的问题,它涉及到很多影响因素,而巷道围岩的稳定性评价与控制一直是国内外岩土工程领域研究的热点之一。以往的煤巷围岩稳定性分类指标不够全面,特别是构造应力对巷道围岩稳定性的影响未考虑或考虑不合理。实际上,构造应力普遍存在,许多矿井构造应力对巷道围岩的稳定性起主导作用,因此,研究构造应力作用下的合理煤巷围岩稳定性分类方法和支护具有重要理论及实际意义。 论文以淄博矿业集团济北矿区(以水平应力作用为主导)的煤巷为研究背景,在进行地应力测量、岩石力学试验、煤巷矿压监测分析的基础上,整理出了47条典型的样本煤巷,综合运用模糊数学、数理统计学、数值模拟及现场实测等原理和分析方法对在构造应力影响下的煤巷围岩稳定性进行了比较系统的研究。 本文首先对影响煤巷围岩稳定性的诸多因素进行了系统的分析,运用层次分析法从诸多影响因数中选出对煤巷围岩的稳定性具有明显影响(包括构造应力)的9个关键指标;然后利用模糊数学中的聚类的基本思想对47条煤巷围岩进行了聚类分析,将煤巷划分为非常稳定、稳定、中等稳定和不稳定4个类别,确定了淄矿集团济北矿区煤巷围岩稳定性分类结果。并在此基础上,分别从4个类别的煤巷中各选取了一条典型巷道作为研究对象,运用FLAC3D数值模拟方法,通过对煤巷围岩的支护方案进行对比分析,综合分析得出淄矿集团济北矿区不同稳定性类别煤巷围岩的基本锚杆支护方式及支护参数。最后,运用煤巷围岩稳定性分类与支护研究成果,对属于Ⅰ类煤巷的许厂煤矿3302轨道顺槽原有的锚杆支护方案进行了优化设计及工程实践,表明采用该分类方法进行的优化设计可以取得良好的支护效果。 本文提出的考虑构造应力作用的煤巷围岩稳定性分类方法,不仅对淄博集团济北矿区煤巷围岩稳定性分类及锚杆支护设计具有重要实际意义,同时对其他类似条件下的煤巷围岩稳定性分类及支护也具有一定的指导意义。