巷道的锚杆支护技术研究与其稳定性的贝叶斯网络评估

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能源是经济发展的保证,随着全球各地经济的繁荣发展,人类对能源的需求更为迫切。从长久来看,新能源的使用是公认的趋势,但是在科学技术还未完全成熟时,煤炭作为目前最为丰富的资源,依然是能源供应的主要原料。井巷工程处于地下深处,相对于其他工程具有工作空间小、照明条件差、空间结构不稳定等特点,由井巷工程所造成的安全事故伤亡率也特别大,如何保证开挖过程中的安全稳定性是煤炭开采活动中经久不衰的课题。锚杆支护是巷道支护技术中比较成熟的技术,虽然有比较丰富的实践经验,但是其基本理论以及设计方法还有许多不足之处,正是因为经验主义的盛行,导致在巷道支护安全评估中人们只是单一的参考以前的工程案例来查找导致工亡事故的主要原因,而没有通过科学方法进行归纳总结。本文对锚杆支护结构基本理论和设计计算进行了深入的探讨,并结合许疃矿工程实例进行详细的研究调查,运用FLAC3D有限元数值模拟软件对巷道支护结构方案进行数值模拟分析。总结往年巷道工程事故数据,运用层次分析法找出主要原因,最后通过对比有无锚杆支护工程事故,运用贝叶斯网络评估法进一步验证了锚杆支护的安全性。主要内容如下:(1)首先初步介绍了锚杆支护结构的构成、工作原理和围岩变形特点等基本理论知识;其次对围岩-支护相互作用、围岩本构关系进行了相关力学分析。(2)以许疃矿巷道锚杆支护结构为例,通过使用FLAC3D有限元数值模拟软件建立巷道模型,使用锚索单元对巷道添加锚杆进行分析,得出锚杆支护前后的垂直应力变化、垂直位移变化、塑性区变化规律。验证了锚杆支护的稳定性。(3)通过总结工程事故案例,运用层析分析法找出各种事故发生原因的权重。即冒顶、片帮和物体打击。通过加强支护和安全管理后,运用贝叶斯网络判别法求得该这些事故原因发生的条件概率。得到锚杆支护后冒顶、片帮发生死亡事故的概率明显减小,进一步验证了锚杆支护的效果。本文通过对许疃矿的支护结构设计和数值模拟分析,可为类似地下巷道工程施工与设计提供相应实践经验和理论依据。虽然本文中运用的安全事故评估法是事后评估,但是为后续工程提供借鉴,具有一定的工程参考价值。
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