摘要：结构可靠度是指在一定的使用时间内，在一定的使用条件下，结构完成其规定的使用功能的概率。从1930年开始，结构可靠度的理论和内容就已经进入了国外很多研究学者的视线。渐渐地，这种理论被初步用于建筑的结构分析和设计中。过了约20年的时间后，我国也开始了结构可靠度理论的研究中，经过几十年的研究和论证，我国的结构可靠度理论和实践都取得了一定的进展，这离不开国内科研学者的不懈努力。
关键词：巷道支护；结构可靠度；分析
1巷道支护技术简介
巷道支护技术从宏观角度讲，主要包括围岩的支护技术、围岩的加护技术、双网支护技术、多元支护技术等。围岩支护又称被动支护，比较典型的代表就是棚式金属支架支护技术，即通过通过金属支架直接对巷道围岩表面进行支护，使其对围岩表面产生作用，从根本上减缓或抵制围岩可能存在的变形压力。这一技术往往作为一种临时性的支护技术使用。围岩加护技术，是一种主动支护的支护技术。其中较为典型的代表就是锚杆支护，锚杆支护是指在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中所采用的一种加固支护技术，这种技术常用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体的孔中，利用其头部、杆体的构造和尾部托板，以及黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起进而产生悬吊、组合梁、补强等效果，以达到支护的目的。
2巷道技术的支护形式
2.1预留煤柱支护
预留煤柱支护是一种较为传统的巷道支护形式，巷道的上段区属于运输平巷，下段区属于回风平巷。预留煤柱的支护形式则是预先在上下段区对一定宽度的煤柱进行预留，从而保证回风巷能够有效的躲避支撑压力的实际峰值区域。一般来说，预留煤柱巷道支护形式在支护技术的使用上较为简单，对于通风和排水也会产生一点的有利作用。但是预留煤柱支护也存在着一定的缺陷，它所耗费的人力、财力、物力相对较大，甚至会增加巷道的维护难度。
2.2型钢支护
型钢有较好的钢韧性，而且还具有抗压、抗剪、抗拉不同的性能，在井下巷道的支撑材料中占据重要的地位。煤矿井下巷道中的支架所承担着横线荷载以及纵向推动力的作用，因此，在进行巷道支护的过程中要对这两个不同方向方面所需要承载的负荷能力进行准备。在运用钢型支护技术的时候，要注意支护钢型断面与抗弯截面之间的关系。煤矿巷道作业所用的支护型钢断面的几何参数会受到抗弯界面模量所产生的影响，所以巷道支架所承载的负荷能力要尽量的与抗弯截面模量相似。矿用支护钢型在进行使用的过程当中呈现的几何形状从根本上能对支架本身所表现的性能起决定性的作用。
3结构可靠度分析的原理
3.1结构可靠度与极限状态
结构安全性、结构适用性和结构耐久性是结构可靠性的三个要素，结构可靠性是上述三者的总称，可靠度则是数量的概念，用于描述可靠性多少的数量概念。结构的极限状态分为承载能力极限状态、正常使用极限状态和逐渐破坏极限状态，承载能力极限状态代表一种结构可以达到的最大承载能力，用形变来衡量即一种结构达到某种承载时还未发生形变，超过某个承载时就会发生形变，此时的承载被称作承载能力极限状态。正常使用极限状态描述一种结构在其正常使用过程中所能达到的各项使用参数和使用指标的极限状态。逐渐破坏连续状态指的是结构因非正常的破坏后，未被破坏的部分没有受到非正常破坏的影响而可以满足继续使用的条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在施工工程的结构可靠度分析中，通常采用极限状态方程来描述结构的极限状态，作为一种关键的依据广泛应用于各种结构可靠度的分析当中。
3.2结构可靠度与失效概率
当结构功能函数小于0时，对应的是该结构的功能失效，那么结构功能失效的概率就是结构功能函数小于0的概率。结构的失效概率一般通过多维积分式而解出，当结构功能函数中变量较多时，抑或是结构功能函数不是线性函数时，结构功能函数是否可以求得结果还不得而知，一般只需求得可靠度与失效概率的关系等式即可。
4软质岩巷道支护参数优选
巷道支护时煤炭开采行业施工中最为关键的一项技术，巷道支护的搭建质量直接决定了煤炭开采施工环节是否能顺利进行，巷道支护的搭建是否合理有效也对煤矿企业的产量和效率有重要的影响。软质岩巷道的施工过程中，混凝土衬砌厚度和锚杆间距是两个影响软质岩巷道可靠度的原因。巷道的结构稳定性随着衬砌厚度增加而逐渐提高，巷道的稳定可靠度也随着衬砌的厚度增加而逐渐提高。当软质岩巷道衬砌厚度达到80毫米时，结构可靠度达到0.9918，此时已满足了巷道施工的稳定性要求和安全要求，继续增加巷道厚度时，稳定性指标已经趋于平稳不再升高。从上文的分析可知，巷道中衬砌厚度设计成80毫米是最合适的，此后再增加衬砌厚度对巷道稳定性增加量微乎其微。巷道的结构稳定性随着锚间距增加而逐渐降低，巷道的稳定可靠度也随着锚间距增加而逐渐降低。当软质岩巷道锚间距增加900毫米时，结构可靠度达到0.992以上，继续增加至1000毫米时，结构可靠度降至0.9719，此时已无法满足巷道施工的稳定性要求和安全要求。综上所述，软质岩巷道衬砌厚度设计为80毫米，锚间距设计为900毫米是最优的支护参数方案。
5松散岩巷道支护参数优选
经过上文的分析可知，松散岩巷道支护的结构可靠度与衬砌厚度和锚间距有关，并不是一味的增加衬砌厚度或者减小锚间距就是最优选择，还需要考虑经济成本和意义。松散岩和软质岩不同，松散岩的结构相比于软质岩更加松散，最优参数也不尽相同。松散岩的稳定性相比于软质岩差很多，因此需要更大的衬砌厚度和更小的锚间距以稳定松散岩巷道支护的结构，提高巷道稳定性可靠度。当松散岩巷道衬砌厚度达到140毫米时，结构可靠度达到0.9956，此时巷道施工的稳定性和安全可以得到保证，继续增加巷道厚度时，稳定性指标的上升趋势变得较为平缓。为了巷道的安全稳定，巷道中在施工时衬砌厚度140毫米是最优参数，此后再增加衬砌厚度对巷道稳定性影响较小。巷道的结构稳定性随着锚间距增加而逐渐降低，巷道的稳定可靠度也随着锚间距增加而逐渐降低。当软质岩巷道锚间距增加至600毫米时，结构可靠度达到0.9908，继续增加至700毫米时，结构可靠度降至0.9823，此时已无法满足巷道施工的稳定性要求和安全要求。因此，松散岩巷道衬砌厚度设计为140毫米，锚间距设计为600毫米是最优的支护参数方案，可以满足巷道的稳定性要求和施工安全要求。
6结语
可靠度分析法在道路、桥梁、铁路中已经得到了广泛的应用，但对于矿山巷道支护的参数优选方面还少有研究。对矿山巷道使用可靠度分析方法可以节约施工企业的经济成本，提高企业施工的安全性并且可以提升施工质量，对巷道支护的设计和施工都有着重要的意义。这种可靠度分析的方法改变了原有靠施工工人经验施工的现状，减少了施工参数的摸索时间，将巷道支护可靠度变成一种稳定的、公认的技术指标，对巷道支护的工艺参数进行优选设计，无疑是一项非常有价值的科学研究，具有较高经济价值和社会意义。
参考文献：
[1]郭健.基于变形稳定的隧道结构可靠度分析[D].兰州交通大学，2018.
[2]刘东东.我国煤矿巷道支护技术研究[J].机械管理开发，2017，32（12）：63-64+94.
论文作者:张龙,畅强波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/7
标签：巷道论文; 结构论文; 可靠论文; 厚度论文; 间距论文; 围岩论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第15期论文;