中国安全科学学报

作者：杨青, 荣传新

单位：1 安徽理工大学 土木建筑学院,安徽 淮南 232001；2 滁州学院 土木与建筑工程学院,安徽 滁州 239000；3 安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001

关键词：主斜井,隧道掘进机(TBM),冒顶机制,中间主应力,掘进参数,冒顶风险

基金：安徽省高校研究生科研项目(YJS20210385); 安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心2020年基金资助(JYBGCZX2020209)

为探究敞开式隧道掘进机(TBM)在煤矿长大斜井掘进中应对冒顶问题的方法,针对富水、断层、节理、碎裂结构砂岩等不利地质条件这一难题,展开冒顶机制与模式识别研究。首先,运用修正开挖补偿理论和充分考虑中间主应力的围岩最小支护应力分析冒顶机制,并基于可可盖矿主斜井成功案例与TBM现场施工数据,深入分析冒顶特征;然后,依据采集到的现场反馈监测信息,系统研究冒顶前后掘进参数的变化情况,构建随机森林(RF)、反向传播(BP)神经网络、支持向量机库(LIBSVM)机器学习模型以有效识别冒顶。结果表明:碎裂结构层理交错的砂岩水—岩导致砂岩力学性能劣化是冒顶内因,机岩作用能量释放是外因,开挖应力补偿及适时采用钢锚(索)喷+钢拱架(钢板带)不同方案支护是控因;贯入度剧增,滚刀推力、刀盘扭矩、刀盘转速剧减是冒顶掘进参数特征;RF模型对围岩冒顶分类预测精度最好,其识别冒顶风险的准确率比BP、LIBSVM分别提高1.78%、11.84%。

来源：2024年第12期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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