矿井支护系统可靠性理论研究

【摘要】： 矿井支护系统可靠性理论研究主要是针对目前矿井支护存在的一些问题而提出的，其目的是提高矿井支护系统可靠性水平，降低生产成本，保障矿井高产高效的实现。矿井支护设计应向可靠性设计方向发展，以便适应我国加入WTO后与《ISO2394：1998))系列及《工程结构可靠度设计统一标准(GB50153—92)》接轨。 本文主要以“系统工程”理论为基础研究矿井支护系统可靠性，重点对矿井支护系统可靠性理论与方法、“围岩—支护”系统稳定性及保障矿井支护系统可靠性稳步增长的指标体系进行研究。采用“信息熵”与可靠性理论相结合建立了可靠熵理论模型，利用“耗散结构”理论建立“围岩—支护”系统稳定性分析模型；对围岩分类、荷载进行“不确定性”数学辨识，提高计算准确性；利用“集对分析”方法对支护系统可靠性指标体系进行评价。本论文主要进行了以下几个方面的研究工作： (1)“围岩—支护”系统复杂性研究 分析研究了影响矿井支护系统可靠性的主要因素，确定矿井“围岩—支护”系统是一个大的复杂系统。利用“耗散结构”理论从系统宏观的角度对“围岩—支护”系统的稳定性进行研究。根据围岩熵产生和支护熵流原理初步建立了“围岩—支护”系统稳定性分析模型，确定了“围岩—支护”系统稳定性的判别条件。 (2)矿井支护系统可靠性熵描述的研究 对矿井支护系统可靠性的研究现状进行系统分析，并对利用结构可靠性理论研究矿井支护系统可靠性遇到的问题进行探讨，建立矿井支护系统极限状态方程。利用“信息熵”是系统不确定的原理对矿井支护系统可靠性进行研究，建立了矿井支护系统可靠熵理论与可靠度熵函数分析方法。可靠熵是系统平均可靠性的度量，而可靠度熵函数把工程设计与施工阶段信息相联系，提高矿井支护可靠性设计水平。 (3)围岩分类与荷载辨识的未确定数学模型研究 根据目前围岩分类方案与顶板压力理论模型较多、对支护系统可靠性设计影响较大的特点，研究如何利用多种围岩分类方案和荷载模型获得的信息，发挥每 种理论与方法的优点。利用“不确定性.”数学原理对围岩分类、顶板压力模型进 行辨识，提高计算结果的准确性。 (4)支护系统可靠性保障体系研究 保障支护系统可靠性稳步增长的关键是生产过程中的控制实施。对影响可靠 性稳步增长的指标体系进行研究，然后利用“集对分析”理论对可靠性保障体系 进行评价分析。