针对无煤柱自成巷中，切顶护帮支架作为控制顶板变形、保证碎石帮稳定的关键手段，存在造价成本高、数量较少、只能作为临时支护接续使用的问题，提出以圆钢管轻骨料约束混凝土支顶护帮柱(CCLC)替换切顶护帮支架的支护技术。开展CCLC与现场常用支护结构U29型钢的偏压力学性能对比试验，结合数值计算方法，研究不同截面参数和材料强度对CCLC力学性能的影响。结果表明：在相同含钢量的情况下，CCLC试件的极限承载力为U29型钢试件的1.95～2.25倍，初始刚度为U29型钢试件的1.34～1.77倍；在不同钢管壁厚、钢管外径、混凝土强度和钢材强度方案中，CCLC极限承载力增长率分别为29%～106%,173%～954%,4%～14%,15%～28%,钢管外径对CCLC的极限承载力的影响更为显著。基于上述研究成果，综合考虑性价比及现场施工情况对CCLC进行选型设计，并在工程现场应用约束混凝土支护技术，取得良好的应用效果。

国家自然科学基金项目(52074298)；

1 工程背景
2 约束混凝土支顶护帮柱力学试验
2.1 试验方案设计
2.1.1 试件参数
2.1.2 试验加载及监测方案
1) 加载方案
2) 监测方案
2.2 整体力学性能分析
2.2.1 U29试件
2.2.2 CCLC159×8试件
2.2.3 两类试件对比
2.3 局部变形特征分析
2.3.1 U29试件
2.3.2 CCLC159×8试件
2.4 小 结
3 支顶护帮柱支护选型设计
3.1 本构参数选取
1) 钢材本构关系[28]
2) 轻骨料混凝土本构关系[29]
3.2 室内试验与数值试验对比验证分析
3.3 支顶护帮柱数值试验及选型设计
3.3.1 不同截面参数
3.3.2 不同材料强度
4 现场应用
5 结 论

[1]杨军,李长江,辛忠欣,等.约束混凝土支顶护帮柱力学性能试验研究与应用[J].采矿与安全工程学报,2024,41(06):1158-1169.