基于正交试验的过断层软破段巷道支护参数优化

来源：黄金科学技术杂志2020年第6期北京时间：

作者：胡建华,庞乐,王学梁,郑明华

单位： 中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083, 湖北三宁矿业有限公司，湖北 宜昌 443100

摘要：过断层软破段巷道支护对矿山巷道施工与运行安全具有重要影响。以挑水河磷矿过断层软破段巷道为研究对象，在调查其工程地质条件的基础上，构建了三维矿山巷道的数值仿真模型，设计了3因素（其中1个因素4水平，2个因素2水平）的支护参数正交试验方案，获得不同参数下的支护效果和变形规律，并以极差分析优选确定了巷道的支护方式与参数。研究结果表明：（1）通过正交试验设计可以有效减少试验次数，提高计算效果，计算结果的响应分析确定了不同结果的影响因素，即顶底板位移、垂直应力和巷道侧帮位移大小的主要影响因素分别为锚杆长度、混凝土厚度和碹体厚度。（2）以过断层软破段巷道的位移和应力控制为目标，确定了最优支护方案：锚杆长度为2.8 m、喷射混凝土厚度为100 mm、碹体厚度为250 mm。研究成果为该矿巷道开挖支护提供了技术参考，对具有类似地质条件的金属矿床起到了良好的示范。

关键词：过断层软破段,巷道支护,正交试验,数值模拟,应力与变形,极差分析

基金资助：国家自然科学基金项目“深部采动下地质结构体跨尺度时变力学行为试验及机理”(41672298)