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大断面复合顶板回采巷道支护参数优化数值研究
大断面复合顶板回采巷道支护参数优化数值研究
一、引言
在矿山开采中，巷道支护是确保矿井安全和生产顺利进行的关键要素。大断面复合顶板回采巷道由于其开挖面积较大，工作面高度较高，受力复杂等特点，对支护参数的优化需进行深入研究。本文旨在通过数值研究，探索大断面复合顶板回采巷道支护参数的优化方法。
二、大断面复合顶板回采巷道支护参数分析
1.巷道支护方式选择
根据巷道的工况情况和材料特性，选择适合的巷道支护方式。可选取钢架支护、锚杆网片支护、锚杆加板等方式进行支护。
2.巷道支护参数确定
确定合适的支护参数是保障巷道安全稳定的关键。常用的巷道支护参数包括锚杆间距、锚杆角度、锚杆长度、锚杆直径、钢架间距等。通过合理选择支护参数，能够提高巷道的稳定性和抗震能力。
三、大断面复合顶板回采巷道数值模拟
1.巷道几何参数建模
利用三维建模软件，将大断面复合顶板回采巷道进行几何参数建模。根据实际情况，设定巷道的长、宽、高，并考虑巷道的变形。
2.岩体力学参数设定
根据矿区的地质调查结果，设定不同岩层的力学参数。包括岩石的抗压强度、剪切强度、弹性模量等。
3.支护结构建模
根据选择的巷道支护方式和支护参数，建立巷道支护结构的模型。考虑到支护材料的刚性和强度，将其加入模型中。
4.回采过程模拟
根据巷道的开挖顺序和回采进度，模拟巷道回采过程。考虑到岩体的变形及支护结构的工作情况，模拟巷道的应力分布、变形及稳定性。
四、大断面复合顶板回采巷道支护参数数值优化方法
1.参数灵敏度分析
通过改变支护参数的数值，观察巷道的变形和稳定性的改变情况，确定不同参数对巷道支护效果的影响程度。根据结果，确定需要优化的参数范围。
2.遗传算法优化
利用遗传算法，通过遗传操作，找到使巷道支护效果最优的参数组合。遗传算法能够找到全局最优解，在多次迭代之后，得到合理的巷道支护参数。
五、实践应用与成果评估
将优化后的巷道支护参数应用于实际工程中，观察巷道的变形程度和支护效果。通过实际观测和收集数据，对优化结果进行评估和验证。
六、结论
通过数值研究，探索了大断面复合顶板回采巷道支护参数的优化方法。合理选择支护方式和支护参数，能够提高巷道的稳定性和抗震能力。本研究为大断面复合顶板回采巷道的支护提供了一定的理论依据和数值模拟方法。
参考文献：
1.王志才.岩石巷道数值模拟与支护参数优化研究[D].辽宁工程技术大学,2012.
2.贾国,杨斌,王玉玲,等.大尺寸巷道支护参数优化研究[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2008,27(8):1373-1376.
3.张建飞,徐明贵,谢颖颖,等.高温巷道支护参数优化研究[J].煤炭学报,2016,41(3):570-576.