本发明专利技术公开了一种六边形煤巷表面位移量的预测方法，其技术方案是：先确定影响六边形煤巷围岩稳定性的主控因素，包括巷宽、巷高宽比、巷帮倾角、巷埋深和侧压力系数，再利用数值模拟通过基于主控因素的正交试验获取试验值，包括巷道顶底板移近量和两帮移近量，最后用多元线性回归方法对试验值进行数据拟合，得到六边形煤巷表面位移量的预测模型。本发明专利技术建立了巷道断面几何参数和地应力参数与巷道表面位移量的关系，具有针对性强的特点，可作为判断六边形煤巷稳定性的依据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及煤矿巷道围岩稳定性分析领域，特别设及一种六边形煤巷表面位移量 的预测方法。
技术介绍
现在的煤巷稳定性分析主要集中在围岩应力和支护方式的选择上，但一直没能有 效地改变巷道变形量大、支护困难的现状。在影响巷道稳定的诸多因素中，巷道断面形状对 巷道围岩稳定性影响显著，其中六边形巷道较常规的矩形、梯形巷道在围岩稳定性方面具 有优越性。 此外，关于巷道稳定性评价、预测的方法有理论分析法、经验法、试验法（包括数 值模拟试验和相似材料模拟试验）及现场实践法。其中，试验法主要是W现代数学为基础， 结合有限元法、有限差分法等数值模拟分析和物理模型分析的评价预测方法，最终目的是 要综合考虑影响围岩稳定的因素，对围岩稳定性做出尽可能客观地预测。 但是，目前关于六边形煤巷围岩稳定性的预测几乎空白，因此，找到一种六边形煤 巷围岩稳定性的预测模型已为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种六边形煤巷表面位 移量的预测方法。该方法可W预测巷道顶底板移近量和两帮移近量，为六边形煤巷稳定性 的判定提供依据。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案为： ，包括如下步骤：[000引步骤一、确定影响六边形煤巷稳定性的主控因素，选取主控因素为=个巷道断面 几何参数；巷宽B、巷高宽比K和巷帮倾角a，W及两个地应力参数；巷埋深H和围岩侧压力 系数入； 步骤二、将上述主控因素进行5因素4水平的正交试验；各因素的水平分别选取： 巷宽取4.5111、5.0111、5.5111和6.0111;巷高宽比取0.8、0.9、1.0和1.5;巷帮倾角取65。、70°、 75°和80。；巷埋深取 300111、600111、900111和 1200111;侧压力系数取0.5、1.0、1.5和2.0; 步骤=、通过数值模拟执行正交试验方案，获得巷道顶底板移近量Yff和两帮移近 量Y，的试验值， 利用多元线性回归分析法对试验方案中的数据和试验值进行数据拟合；设主控因 素与顶底板移近量和两帮移近量满足如下线性关系：[001引 Y= 00+0山+02片03 口 +04 化 05 入[001引式中，0。?0 5为回归系数，其值可通过正规矩阵方程狂'幻0 =X'Y求得，在正 规矩阵方程中，向量 0 = (0。，0。02, 0 3, 04, 0 5)' ；矩阵 X = a，Xi，X2，X3，X4，Xs);对于 顶底板移近量，向量Y = Yi'，对于两帮移近量Y = Y2'; 对于顶底板移近量，P = (-1.4732,0. 2650,0. 5800,-0. 0049,0. 0016,-0. 1760) '；对于两帮移近量 0 = (-1. 4207, -0. 1205, 0. 8575, -0. 0043, 0. 0024, 0. 7815) ' ； 因此，六边形煤巷表面位移量的预测模型如下：顶底板移近量Yff =-1. 473化0. 2650B+0. 5800K-0. 0049 a +0. 0016H-0. 1760 A R2= 0. 9478 两帮移近量 Y , =-1. 4207-0. 1205B+0. 8575K-0. 0043 a +0. 0024H+0. 7815 Ar2= 0. 9351，模型中的 R2为相 关系数，显示模型具有很高的拟合精度。 相对于现有技术，本专利技术的有益效果为： 本专利技术方法建立了巷道断面几何参数和地应力参数与巷道表面位移量的关系，具 有针对性强、预测精度高的特点。【附图说明】 图1是影响六边形煤巷围岩稳定性主控因素示意图。【具体实施方式】 下面结合附图及【具体实施方式】对本专利技术技术方案做进一步详细描述： ，包括如下步骤： 确定影响六边形煤巷稳定性的主控因素，由于巷道断面几何参数和地应力的大小 对巷道围岩应力分布、围岩变形量及破坏范围有重要影响，故选取主控因素为巷宽B、巷高 宽比K和巷帮倾角a该S个巷道断面几何参数，W及巷埋深H和围岩侧压力系数A该两 个地应力参数。见附图。 基于主控因素设计5因素4水平的正交试验方案，见表1。 表1正交试验方案【主权项】1. ，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、确定影响六边形煤巷稳定性的主控因素，选取主控因素为=个巷道断面几何 参数；巷宽B、巷高宽比K和巷帮倾角a，W及两个地应力参数；巷埋深H和围岩侧压力系数 入； 步骤二、将上述主控因素进行5因素4水平的正交试验； 步骤=、通过数值模拟执行正交试验，获得巷道顶底板移近量Yff和两帮移近量Y，的试 验值， 利用多元线性回归分析法对试验方案中的数据和试验值进行数据拟合；设主控因素与 顶底板移近量和两帮移近量满足如下线性关系： Y = 0。+ 0 iB+ 0 2K+ 0 3 曰 + 0 扣+ 0 5 入 式中，0。?0 e为回归系数，其值通过正规矩阵方程狂'幻0 =X'Y求得，在正规矩阵 方程中，向量 0 = (0。，0。02, 0 3, 04, 0 5)' ；矩阵 X= a，Xi，X2，X3，X4，Xs);对于顶底板 移近量，向量Y = Yi'，对于两帮移近量Y = Y2'; 对于顶底板移近量，0 = (-1. 4732, 0. 2650, 0. 5800,-0. 0049, 0. 0016,-0. 1760)'；对 于两帮移近量 0 = (-1. 4207, -0. 1205, 0. 8575, -0. 0043, 0. 0024, 0. 7815) ' ； 因此，六边形煤巷表面位移量的预测模型如下；顶底板移近量Yff = -1. 473化0. 2650B+ 0. 5800K-0. 0049 a +0. 0016H-0. 1760 A r2= 0. 9478 两帮移近量 Y,= -1. 4207-0. 120地+0. 8 575K-0. 0043 a +0. 0024H+0. 7815 A R2= 0. 9351，模型中的R2为相关系数，显示模型具有很 高的拟合精度。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中；各因素的水平分别选取： 巷宽取4.5111、5.0111、5.5111和6.0111;巷高宽比取0.8、0.9、1.0和1.5;巷帮倾角取65。、70°、 75°和80。；巷埋深取 300111、600111、900111和 1200111;侧压力系数取0.5、1.0、1.5和2.0。【专利摘要】本专利技术公开了，其技术方案是：先确定影响六边形煤巷围岩稳定性的主控因素，包括巷宽、巷高宽比、巷帮倾角、巷埋深和侧压力系数，再利用数值模拟通过基于主控因素的正交试验获取试验值，包括巷道顶底板移近量和两帮移近量，最后用多元线性回归方法对试验值进行数据拟合，得到六边形煤巷表面位移量的预测模型。本专利技术建立了巷道断面几何参数和地应力参数与巷道表面位移量的关系，具有针对性强的特点，可作为判断六边形煤巷稳定性的依据。【IPC分类】G06Q50-02【公开号】CN104537566【申请号】CN201410811550【专利技术人】任智敏, 张广太 【申请人】山西煤炭职业技术学院【公开日】2015年4月22日【申请日】2014年12月22日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种六边形煤巷表面位移量的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确定影响六边形煤巷稳定性的主控因素，选取主控因素为三个巷道断面几何参数：巷宽B、巷高宽比K和巷帮倾角α，以及两个地应力参数：巷埋深H和围岩侧压力系数λ；步骤二、将上述主控因素进行5因素4水平的正交试验；步骤三、通过数值模拟执行正交试验，获得巷道顶底板移近量Yrf和两帮移近量Yw的试验值，利用多元线性回归分析法对试验方案中的数据和试验值进行数据拟合；设主控因素与顶底板移近量和两帮移近量满足如下线性关系：Y＝β0+β1B+β2K+β3α+β4H+β5λ式中，β0～β5为回归系数，其值通过正规矩阵方程(X'X)β＝X'Y求得，在正规矩阵方程中，向量β＝(β0,β1,β2,β3,β4,β5)'；矩阵X＝(1,X1,X2,X3,X4,X5)；对于顶底板移近量，向量Y＝Y1'，对于两帮移近量Y＝Y2′；对于顶底板移近量，β＝(‑1.4732,0.2650,0.5800,‑0.0049,0.0016,‑0.1760)'；对于两帮移近量β＝(‑1.4207,‑0.1205,0.8575,‑0.0043,0.0024,0.7815)'；因此，六边形煤巷表面位移量的预测模型如下：顶底板移近量Yrf＝‑1.4732+0.2650B+0.5800K‑0.0049α+0.0016H‑0.1760λR2＝0.9478两帮移近量Yw＝‑1.4207‑0.1205B+0.8575K‑0.0043α+0.0024H+0.7815λR2＝0.9351，模型中的R2为相关系数，显示模型具有很高的拟合精度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任智敏，张广太，
申请(专利权)人：山西煤炭职业技术学院，
类型：发明
国别省市：山西;14
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