煤層夾矸對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性影響研究

張康寧，李 明

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 能源與礦業(yè)工程學(xué)院，北京 100083)

近年來，陜蒙新等西北區(qū)域已經(jīng)成為我國(guó)煤炭生產(chǎn)的戰(zhàn)略中心，由于煤炭資源賦存條件較好，煤礦的智能化建設(shè)與轉(zhuǎn)型在此區(qū)域進(jìn)展迅速。然而，在厚煤層的雙巷掘進(jìn)中，煤巷常出現(xiàn)煤層夾矸結(jié)構(gòu)，直接影響巷道穩(wěn)定性與掘進(jìn)效率，從而影響煤礦智能工作面的建設(shè)。煤層夾矸特別是軟弱夾矸破壞了巷道圍巖的連續(xù)性與整體性，常成為整個(gè)巷道圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)體的薄弱部分，導(dǎo)致巷道圍巖穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)巷道非均勻變形明顯等問題。若不采取有效支護(hù)措施，則易導(dǎo)致巷幫圍巖沿夾矸結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)，進(jìn)而造成巷道圍巖的失穩(wěn)破壞[1]。

目前，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)含夾矸雙巷掘進(jìn)的煤柱穩(wěn)定性及巷道礦壓顯現(xiàn)、圍巖破壞規(guī)律進(jìn)行了大量研究[2-6]，王自龍[7]、馮騰飛[8]、裴孟松[9]等對(duì)不同硬度、厚度、層位夾矸對(duì)巷道影響規(guī)律進(jìn)行了深入研究;邵水才等[10]研究揭示了含泥巖夾矸巷道外錯(cuò)變形機(jī)理，提出了采用長(zhǎng)錨桿加強(qiáng)副幫夾矸層上部煤體的支護(hù)對(duì)策;王建超[11]、王志強(qiáng)[12]、黃慶享[13]、楊繼強(qiáng)[14]等對(duì)雙巷掘進(jìn)巷道礦壓顯現(xiàn)、圍巖穩(wěn)定性及支護(hù)進(jìn)行了研究。此外，不少學(xué)者采用理論分析和數(shù)值計(jì)算方法，分析了巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，提出了雙巷掘進(jìn)區(qū)段煤柱合理寬度確定原則和方法，并對(duì)不同夾矸條件下沿空煤巷復(fù)合頂板應(yīng)力分布和位移變化進(jìn)行研究，進(jìn)一步提出了合理的支護(hù)方案[15-20]。然而，對(duì)于含夾矸巷道的研究，針對(duì)單因素對(duì)巷道穩(wěn)定性影響研究較多，而針對(duì)多因素共同作用下的影響研究較少。筆者設(shè)計(jì)了一種基于決策樹與正交試驗(yàn)的研究方法，通過采用決策樹模型對(duì)收集與采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模，選取與夾矸有關(guān)的重要參數(shù)建立因素水平表，并進(jìn)一步地通過對(duì)夾矸厚度、夾矸堅(jiān)固性系數(shù)及夾矸層位3種因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，分析夾矸對(duì)巷道圍巖變形的影響規(guī)律，同時(shí)探究不同煤矸強(qiáng)度比條件下巷道圍巖變形規(guī)律。在為研究巷道圍巖變形提供新方法的同時(shí)還可為類似多夾矸煤層巷道布置和支護(hù)提供一定的參考。

1 方法概述

通過對(duì)收集得到的10個(gè)礦井含夾矸巷道位移及相關(guān)因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，用決策樹模型進(jìn)行訓(xùn)練，通過輸入因素參數(shù)組合建立決策樹回歸模型，獲得影響巷道圍巖穩(wěn)定性的重要性排序，然后提取其中影響較大的受夾矸影響因素。以實(shí)際工程背景為例，通過建立FLAC3D數(shù)值計(jì)算模型設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案，進(jìn)一步更準(zhǔn)確地研究受夾矸多因素共同作用下對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響。流程設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 研究方法與流程

2 基于決策樹的影響因素重要度研究

2.1 數(shù)據(jù)選取

通過收集得到10個(gè)典型含有夾矸巷道的煤礦基本參數(shù)，包括采深、煤層厚度、傾角、煤體堅(jiān)固性系數(shù)與巷道斷面等巷道基本參數(shù)，以及夾矸位置、夾矸堅(jiān)固性系數(shù)、夾矸厚度等夾矸影響因素，共計(jì) 13項(xiàng)基本參數(shù)，如表1所示。以巷道圍巖位移作為巷道變形程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表1 巷道變形相關(guān)因素及數(shù)據(jù)類型

這10個(gè)含夾矸巷道中煤層夾矸情況也有所不同，夾矸對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性也具有不同程度的影響，能夠基本反映煤層夾矸的多樣性及不穩(wěn)定性。將上述影響因素作為屬性，巷道圍巖位移量作為標(biāo)簽，能夠綜合反映這些因素對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響，避免了單一礦井條件的特殊性或某種因素對(duì)特定礦井的決定影響等狀況導(dǎo)致結(jié)果不具備普遍性。數(shù)據(jù)來源于相關(guān)論文及煤礦現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)結(jié)果，共計(jì)155組數(shù)據(jù)。

2.2 模型建立

通過數(shù)據(jù)預(yù)處理階段消除異常值及缺失值的影響后，將數(shù)據(jù)按照70%和30%的比例進(jìn)行抽取，基于決策樹的訓(xùn)練集和測(cè)試集，利用python開發(fā)環(huán)境中的機(jī)器學(xué)習(xí)模塊Scikit_learn中的DecisionTree Regression 模型對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進(jìn)行回歸擬合，擬合準(zhǔn)確率達(dá)標(biāo)后利用樹模型接口coef_返回特征的權(quán)重進(jìn)行重要度分析。典型含夾矸巷道基本信息如表2所示。

表2 典型含夾矸巷道基本信息

在回歸擬合過程中，為了使決策樹回歸模型達(dá)到最優(yōu)化的效果，主要對(duì)決策樹中的超參數(shù)max_depth(限制樹的最大深度)進(jìn)行優(yōu)化，這是決策樹模型中用得最廣泛的剪枝參數(shù)，在高維度樣本量計(jì)算時(shí)非常實(shí)用，決策樹多生長(zhǎng)一層，對(duì)樣本量的需求會(huì)增加1倍，所以限制樹深度能夠有效地限制過擬合。在實(shí)際的擬合過程中通過設(shè)置max_depth范圍在[1,10]區(qū)間中逐步進(jìn)行模擬，選擇模擬效果的最優(yōu)值。為了觀察模型的穩(wěn)定性，采用十折交叉驗(yàn)證法來劃分訓(xùn)練集及測(cè)試集，以保證模型的有效性，如圖2 所示。

圖2 十折交叉驗(yàn)證示意圖

同時(shí)，為了更好地評(píng)估回歸模型的性能，選用絕對(duì)平均誤差MAE(mean absolute error)、均方誤差MSE(mean squared error)及準(zhǔn)確率(Accuracy)作為模型評(píng)價(jià)指標(biāo)，定義如下：

2.3 結(jié)果分析

經(jīng)過決策樹模型不同超參數(shù)的優(yōu)化之后，得到當(dāng)決策樹模型的超參數(shù)max_depth=5時(shí)，模型取得相對(duì)優(yōu)化結(jié)果。此時(shí)，模型的均方誤差為0.581，絕對(duì)平均誤差為0.935，此時(shí)的準(zhǔn)確率達(dá)到80.1%?？紤]到獲取的數(shù)據(jù)容量較小，排除獲取的原始數(shù)據(jù)的誤差，決策樹回歸算法對(duì)訓(xùn)練集與測(cè)試集已經(jīng)有了比較好的適應(yīng)性，此模型能基本說明相關(guān)參數(shù)對(duì)含夾矸巷道的影響程度。

精確度最高時(shí)(max_depth=5)決策樹模型的特征重要度排序如表3所示，表明模型中對(duì)含夾矸巷道圍巖穩(wěn)定性影響較大的因素的排序。從表3中可以看出，巷道的基本參數(shù)對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性起著決定作用，其中巷道埋深對(duì)含夾矸巷道位移量影響最大；其次，位移發(fā)生的部位不同，位移量也有所區(qū)別；煤層厚度對(duì)巷道位移量也有重要的影響。這三項(xiàng)基本參數(shù)在影響因素重要度中排名前三位。巷道含夾矸對(duì)其穩(wěn)定性也有著重要的影響，其中，夾矸堅(jiān)固性系數(shù)、夾矸位置及夾矸厚度分別排在含夾矸巷道影響因素排序的4～6位。

表3 含夾矸巷道圍巖穩(wěn)定性主要影響因素特征重要度排序

為了進(jìn)一步研究夾矸對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響方式與程度，以神華布爾臺(tái)煤礦12上煤三盤區(qū)掘進(jìn)工作面巷道為工程背景，選取通過決策樹訓(xùn)練得到的對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性影響較大的夾矸堅(jiān)固性系數(shù)、夾矸層位及夾矸厚度3個(gè)重要因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，探究夾矸多因素共同作用下對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性的影響。

3 工程背景

神華布爾臺(tái)煤礦12上煤三盤區(qū)位于該礦井田西部，埋深317～402 m，煤層傾角1°～3°，為近水平煤層。煤層全層厚度0～7.10 m，平均厚3.01 m，但厚度變化較大；含夾矸0～5層，一般含夾矸0～3層，夾矸厚0.1～1.0 m，巖性為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。煤層上方直接頂以粉砂巖為主，局部為砂質(zhì)泥巖、泥巖；基本頂以砂質(zhì)泥巖為主，局部為細(xì)粒砂巖、中粒砂巖。該區(qū)域煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同層位夾矸厚度變化較大，巷道掘進(jìn)期間受夾矸影響，巷幫變形嚴(yán)重而頂板較為穩(wěn)定，如圖3所示。

圖3 巷幫與頂板變形情況

4 基于夾矸因素重要度的正交試驗(yàn)研究

4.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為研究夾矸對(duì)巷道變形影響規(guī)律,選取夾矸厚度、夾矸強(qiáng)度(由于夾矸堅(jiān)固性系數(shù)是反映夾矸強(qiáng)度的重要指標(biāo)，故直接選取夾矸強(qiáng)度作為試驗(yàn)指標(biāo))和夾矸層位3種因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，研究上述3種因素對(duì)含夾矸煤層巷道變形影響的顯著性大小，在不使用正交表的情況下進(jìn)行測(cè)試，嘗試所有可能的方案總共3×3×3=27種，但是出于時(shí)間、成本考慮，不能每種都進(jìn)行試驗(yàn)，這也不符合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。試驗(yàn)優(yōu)化是正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)的常用技術(shù)，通過優(yōu)化，可以將27種方案減少至9種，3種因素各選取3個(gè)水平，即采用 L9(33)正交試驗(yàn)表設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。這代表性的9組中具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，在以實(shí)際夾矸情況為基本前提的情況下，能夠較好地反映夾矸厚度和夾矸強(qiáng)度的3個(gè)水平，以及夾矸所在的3個(gè)不同層位。正交試驗(yàn)各因素水平如表4 所示。

表4 正交試驗(yàn)因素水平

為保證正交試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，在正交試驗(yàn)表中設(shè)置空列，同時(shí)考慮反映試驗(yàn)誤差等因素的影響，并計(jì)算單純的隨機(jī)效應(yīng)，數(shù)值計(jì)算模型如圖4所示。

圖4 數(shù)值計(jì)算模型

采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件進(jìn)行建模，模型長(zhǎng)×寬×高=60 m×50 m×49 m，煤層厚度7.0 m，含夾矸煤巷巷道寬度6.0 m、高度3.8 m，為矩形巷道。模型上邊界施加-6.28 MPa面力模擬上覆巖層重量，本構(gòu)模型采用莫爾-庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則，煤巖體力學(xué)參數(shù)如表5所示。

表5 煤巖體力學(xué)參數(shù)

對(duì)正交試驗(yàn)方案中9組不同參數(shù)的模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，除試驗(yàn)選取的3種(A、B、C)因素不同外，9組數(shù)值模型的其余參數(shù)均相同。正交試驗(yàn)方案及結(jié)果如表6所示。

表6 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

4.2 巷道圍巖變形試驗(yàn)結(jié)果分析

將FLAC3D計(jì)算結(jié)果分別通過極差與方差分析，可得到各因素對(duì)巷道變形的影響程度大小與各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響顯著性。

4.2.1 試驗(yàn)結(jié)果極差分析

在正交試驗(yàn)完成后對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，如表7所示，其中Ki為各因素i水平對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果之和，ki為各因素試驗(yàn)結(jié)果求平均值，Ri為各因素試驗(yàn)極差。對(duì)比各因素極差，當(dāng)極差不相同時(shí)，說明各因素對(duì)含夾矸煤巷的影響程度不同，極差越大，說明該因素對(duì)巷道變形的影響程度越大；反之越小。

表7 試驗(yàn)結(jié)果極差分析

由表7可以看出，影響塑性區(qū)發(fā)育深度的極差大小規(guī)律為夾矸強(qiáng)度(1.27)>夾矸層位(0.33)>夾矸厚度(0.20)，說明夾矸強(qiáng)度在上述3個(gè)因素中影響最大，夾矸層位次之，夾矸厚度影響最小。影響巷幫移近量因素的極差大小為夾矸厚度(2.07)>夾矸層位(1.09)>夾矸強(qiáng)度(0.76)。

繪制各因素對(duì)塑性區(qū)深度與巷幫移近量影響的直觀圖，如圖5所示。

(a)夾矸厚度對(duì)巷道圍巖變形影響

通過分析夾矸厚度、夾矸強(qiáng)度、夾矸層位對(duì)塑性區(qū)深度與巷幫移近量影響規(guī)律，表7中夾矸厚度極差分析平均值k1>k2>k3。由圖5(a)可以看出，隨著夾矸厚度的增加，塑性區(qū)深度逐漸減小，夾矸厚度1.0 m比厚度0.2 m塑性區(qū)深度減小0.2 m，減小20.0%，相比其他2種因素，減小趨勢(shì)并不明顯；巷幫移近量減小趨勢(shì)較為明顯，夾矸厚度1.0 m比厚度0.2 m時(shí)巷幫移近量減小2.07 mm，減小6.43%。

同理，對(duì)比分析夾矸強(qiáng)度對(duì)塑性區(qū)深度影響，極差分析平均值k1>k3>k2。由圖5(b)可以看出，隨著夾矸強(qiáng)度的增加，煤體塑性區(qū)深度呈現(xiàn)快速減小后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，夾矸強(qiáng)度35 MPa比5 MPa塑性區(qū)深度減小1.20 m，塑性區(qū)深度減小63.36%。對(duì)比夾矸強(qiáng)度對(duì)巷幫移近量影響，極差分析平均值k1>k2>k3，夾矸強(qiáng)度35 MPa比5 MPa巷幫移近量減小 0.76 mm，巷幫移近量減小0.79%。

對(duì)比分析夾矸層位對(duì)塑性區(qū)深度與巷幫移近量影響，極差分析平均值k1>k3>k2。由圖5(c)可以看出，夾矸在巷道上部、下部時(shí)巷道圍巖變形較大，夾矸層位在中部時(shí)，巷道圍巖較為穩(wěn)定，夾矸位于巷道中部時(shí)，塑性區(qū)深度比其在巷道上部和下部時(shí)分別減小0.14、0.20 m，巷幫移近量分別減小1.09、1.02 mm，巷道穩(wěn)定性中部>下部>上部。

由以上分析可知，夾矸厚度越大、夾矸強(qiáng)度越高并且夾矸處于巷道中部位置時(shí)巷道圍巖穩(wěn)定性最好。

4.2.2 試驗(yàn)結(jié)果方差分析

與方差分析相比，極差分析可較為方便地通過相對(duì)較少的試驗(yàn)次數(shù)得到各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響大小，但不能分析多因素試驗(yàn)誤差的大小及各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響顯著性。為此，方差分析中通過預(yù)留空列為誤差列，對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。方差分析基于F檢驗(yàn)，認(rèn)為各試驗(yàn)因素的F>F0.01時(shí)該因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響高度顯著，F(xiàn)0.05

通過查看F分布分位數(shù)表可知，F(xiàn)>F0.01(2,2)=99.0時(shí)具有顯著影響，19.0 =F0.05(2,2)

塑性區(qū)深度的方差分析結(jié)果如表8所示，可以看出，夾矸強(qiáng)度對(duì)塑性區(qū)發(fā)育深度具有一定影響，夾矸厚度與夾矸層位影響顯著性較低。

表8 塑性區(qū)深度方差分析

巷幫移近量的方差分析結(jié)果如表9所示，可以看出，夾矸厚度對(duì)巷幫移近量具有一定影響，夾矸強(qiáng)度與夾矸層位影響顯著性較低。

表9 巷幫移近量方差分析

方差分析結(jié)果與極差分析結(jié)果一致，驗(yàn)證了正交試驗(yàn)結(jié)果的正確性。

4.2.3 不同煤矸強(qiáng)度比對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性影響分析

從以上分析可以看出，夾矸強(qiáng)度、夾矸厚度分別對(duì)巷道塑性破壞與巷道圍巖變形影響較大。為進(jìn)一步研究夾矸與煤體共同作用對(duì)巷道穩(wěn)定性影響規(guī)律，為此對(duì)不同煤矸抗壓強(qiáng)度比的掘進(jìn)工作面巷道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)研究，模擬方案如表10所示。

表10 不同煤矸抗壓強(qiáng)度比模擬方案

在夾矸厚度(0.6 m)與夾矸層位(中部)兩因素相同條件下，模擬煤矸強(qiáng)度比分別為4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4時(shí)巷道變形規(guī)律。模型通過固定煤體的黏聚力(煤體單軸抗壓強(qiáng)度18 MPa)，改變矸石的黏聚力從而改變矸石的單軸抗壓強(qiáng)度。不同煤矸強(qiáng)度比時(shí)巷道塑性區(qū)分布特征如圖6所示。

(a)4∶1 (b)2∶1 (c)1∶1 (d)1∶2 (e)1∶4

由圖6可以看出，夾矸具有顯著的弱面效應(yīng)。不同煤矸強(qiáng)度比時(shí)巷道塑性區(qū)深度如圖7所示，煤矸強(qiáng)度比分別為4∶1與2∶1時(shí)塑性區(qū)極其發(fā)育，兩巷巷道夾矸塑性區(qū)深度為1.80 m與1.40 m，其中，煤矸強(qiáng)度比4∶1時(shí)塑性區(qū)發(fā)育最為嚴(yán)重；煤矸強(qiáng)度比為1∶1、1∶2、1∶4時(shí)，掘進(jìn)巷道夾矸塑性區(qū)深度為0.2 m，塑性區(qū)深度并未發(fā)生明顯變化。可以看出，夾矸厚度、層位一定時(shí)，隨著煤矸強(qiáng)度比的減小，夾矸塑性區(qū)的深度逐漸減小，特別是在強(qiáng)度比>1時(shí)，塑性區(qū)深度明顯減?。划?dāng)煤矸強(qiáng)度比<1時(shí)，巷道破壞深度較小且塑性區(qū)發(fā)育深度趨于穩(wěn)定。

圖7 夾矸塑性區(qū)深度與煤矸強(qiáng)度比關(guān)系

不同煤矸強(qiáng)度比時(shí)巷幫移近量如圖8所示。由圖8可以看出，隨著煤矸強(qiáng)度比逐漸減小(夾矸強(qiáng)度逐漸增大)，巷道兩幫移近量逐漸減小，巷幫移近量同樣呈現(xiàn)先快速減小后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)；當(dāng)煤矸強(qiáng)度比小于1∶1時(shí)，巷幫移近量最小。

圖8 不同煤矸強(qiáng)度比時(shí)巷幫移近量

不同煤矸強(qiáng)度比時(shí)巷道圍巖應(yīng)力分布規(guī)律如圖9 所示。當(dāng)煤矸強(qiáng)度比為4∶1時(shí)，巷道圍巖應(yīng)力峰值為10.01 MPa，距離巷道煤壁1.606 m，應(yīng)力集中系數(shù)為1.42；當(dāng)煤矸強(qiáng)度比為2∶1時(shí)，巷道圍巖應(yīng)力峰值為9.82 MPa，距離巷道煤壁1.205 m，應(yīng)力集中系數(shù)為1.39；當(dāng)煤矸強(qiáng)度比為1∶1、1∶2、1∶4時(shí)，巷道圍巖應(yīng)力峰值為9.29 MPa，距離巷道煤壁1.806 m，應(yīng)力集中系數(shù)為1.32。

圖9 不同煤矸強(qiáng)度比時(shí)圍巖支承壓力分布規(guī)律

應(yīng)力集中系數(shù)、峰值點(diǎn)位置分布規(guī)律如圖10所示。由圖10可以看出，隨著煤矸強(qiáng)度比的逐漸減小，巷道圍巖應(yīng)力峰值呈現(xiàn)先快速減小后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，應(yīng)力峰值位置先靠近巷道煤壁再遠(yuǎn)離巷道煤壁，應(yīng)力集中系數(shù)逐漸減小，巷道圍巖積聚能量減小，有利于巷道圍巖穩(wěn)定性控制。

圖10 應(yīng)力集中系數(shù)、峰值點(diǎn)位置分布規(guī)律

通過分析不同煤矸強(qiáng)度比時(shí)巷道圍巖塑性區(qū)深度、圍巖支承壓力分布及巷幫移近量變化規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含夾矸巷道在煤矸強(qiáng)度比小于1時(shí)，巷道最為穩(wěn)定?，F(xiàn)場(chǎng)支護(hù)中通過錨桿提高圍巖黏聚力從而提高抗壓強(qiáng)度，降低夾矸層的塑性深度。分析結(jié)果表明，控制煤矸強(qiáng)度比小于1，可以最大程度地降低巷道塑性區(qū)破壞和圍巖變形。

5 結(jié)論

1)決策樹模型結(jié)果表明，巷道基本參數(shù)對(duì)含夾矸巷道圍巖變形影響較大，其中埋深影響程度最大；在夾矸因素中，夾矸堅(jiān)固性系數(shù)、夾矸層位及夾矸厚度 3個(gè)因素影響權(quán)重較大。

2)正交試驗(yàn)結(jié)果表明，夾矸強(qiáng)度對(duì)巷道圍巖塑性區(qū)發(fā)育深度影響較大，夾矸厚度對(duì)巷幫移近量影響較大，其他因素影響較小，影響顯著性不高。

3)由直觀分析圖可知，隨夾矸厚度的增加，塑性區(qū)發(fā)育深度減小趨勢(shì)不明顯，巷幫移近量明顯減??；隨著夾矸強(qiáng)度的增加，巷道塑性區(qū)深度減小趨勢(shì)最為陡峭；夾矸位于巷道中部位置的圍巖穩(wěn)定性優(yōu)于巷道上部與下部。

4)通過分析不同煤矸強(qiáng)度比時(shí)巷道圍巖變形與支承壓力分布規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煤矸強(qiáng)度比小于1時(shí)，巷道較為穩(wěn)定。現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)中應(yīng)針對(duì)具體地質(zhì)條件側(cè)重對(duì)軟弱層進(jìn)行改性或支護(hù)，以此降低煤矸強(qiáng)度比，從而減小巷道圍巖變形量。