基于掘进参数的煤矿巷道围岩特征识别方法研究

在煤矿巷道TBM掘进中,为及时识别出掘进过程中的破碎围岩状态,提出了1种基于掘进参数的煤矿巷道围岩特征识别方法。首先根据掘进中撑靴油缸行程参数的异常变化,判断TBM掘进由稳定围岩段进入破碎围岩段,由此得到围岩稳定段和转变段数据集,然后基于数据集分析掘进参数的相关性和识别能力,选取识别围岩破碎特征的掘进参数,最后使用长短期记忆(LSTM)模型进行预测,根据掘进参数预测结果分析得到识别指标,完成后续区段围岩破碎状态的识别。将该方法应用在某煤矿瓦斯治理巷道上,LSTM模型对掘进参数预测的精确度高于98%,根据预测结果计算掘进参数的相对误差百分比作为识别指标,以5%的相对误差百分比为阈值识别围岩的破碎状态,识别出在3个数据段存在破碎围岩状态,与撑靴油缸行程的判断一致,表明该方法能够有效识别围岩的破碎特征,具有智能化程度高、对施工干扰少的优点。

三轴作用下的小型围岩试件在开挖卸荷过程中的声发射特征

为了获得巷道围岩开挖卸荷过程中的声发射特征与开挖卸荷状态之间的关系,使用水泥砂浆厚壁圆筒围岩试样,开展开挖卸荷条件下3种不同卸荷速度的声发射试验研究。利用自主研发的小型巷道围岩开挖卸荷模型试验系统,声发射系统及变形监测系统采集试样卸荷过程中的声发射时频信号及变形信息,并对声发射b值进行研究。研究发现:(1)试验过程具有4个特征阶段:加载段―维持段Ⅰ―卸荷段―维持段Ⅱ,这4个阶段与振铃累计曲线有良好对应关系。(2)加载段,高频高幅信号较多,分布范围广,试样内部原始裂隙在三向应力作用下压密明显;维持段Ⅰ,高频高幅信号明显减小,分布范围变窄,试样三向持续压密,变形微小;卸荷段,高、低频信号增多,幅度增加,应变率较高,变形增加速度快,卸荷对试样内侧影响效应更显著;维持段Ⅱ,较慢速卸荷的高幅信号持续增多,内外侧以较低应变率持续产生变形。(3)卸荷速度越大,卸荷段振铃累计曲线出现"陡升"的幅度越高,维持段Ⅱ"陡升"出现越早,幅度越小。(4)卸荷速度增大,b值整体量值减小且越趋于小波幅平稳变化,相对声发射大事件占比提高,破裂尺度更大。

基于改进灰色Verhulst模型的巷道变形破坏预警方法研究及应用

为解决监测数据不足导致巷道变形失稳预警结果不准确的问题,通过改进的灰色Verhulst模型对巷道围岩变形进行拟合、预测,并以位移变化曲线的拐点及极值点来确定累计位移量、位移速率指标的危险等级阈值;采用模糊综合评价方法,构建预警指标的模糊隶属度函数,采用层次分析法确定预警指标的权重,以最大隶属度原则确定最终的巷道围岩变形失稳灾害危险等级。通过对恒大煤矿2233运输平巷的巷道变形及金川二矿区1018 m水平Ⅲ盘区1分层穿脉巷道中充填体顶板变形破坏的预警结果表明,优化灰色Verhulst模型能有效地提高小样本数据情况下巷道变形失稳灾害预警的精度,对巷道围岩变形失稳灾害预警有重要的指导意义。