橡胶垫层吸能缓冲构件对锚杆支护系统抗冲击性能的影响机理

煤炭学报
网络首发时间：2024-08-26 10:39:29

作者

卢志国高富强娄金福董双勇
单位

中煤科工开采研究院有限公司煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室煤炭科学研究总院开采研究分院辽宁工程技术大学安全科学与工程学院
摘要

冲击危险巷道的防冲支护实践表明，锚杆支护系统中安装吸能缓冲构件可显著改善其抗冲击性能。以橡胶垫层作为吸能缓冲构件，采用自主研制的冲击试验平台开展了吸能缓冲构件对多锚杆支护系统抗冲击性能影响机理的试验研究。通过对有、无吸能垫层两种工况下锚杆支护系统进行冲击加载试验，得到锚杆变形、载荷、吸能及围岩破碎特征等参量的响应特征，定量阐释了吸能缓冲构件对支护系统抗冲击性能的影响机制。研究表明：(1) 锚杆支护系统经历冲击作用时，锚杆载荷的动态响应早于变形，且安装吸能缓冲构件时锚杆载荷、变形及响应“时-速”均显著降低，表明吸能缓冲构件能够改善锚杆支护系统的抗冲击性能；(2) 吸能缓冲构件通过塑性变形消耗部分冲击能量，降低支护系统中主要构件的吸能需求，锚杆吸能速率降低是能量吸收量降低与响应时间延长双重作用的结果；(3) 吸能缓冲构件有利于均衡锚杆群受力，与各支护构件协同承载，进而提升支护系统的抗冲击性能，支护系统各冲击响应指标的标准差显著降低，其中锚杆吸能速率降低尤为明显，降幅达77.89%；(4) 安装吸能缓冲构件，围岩破坏程度，围岩裂隙迹线长度、分形维数及质量损失比等定量指标显著降低，吸能缓冲构件防冲作用表现在抑制裂隙扩展、张开及防止破裂后碎块分离弹射2个方面。研究成果可为冲击危险巷道锚杆支护系统的优化设计提供有益参考。
关键词

锚杆吸能缓冲构件动态响应特征冲击地压巷道支护
文章目录

1 冲击试验方案
1.1试验准备
1.2冲击测试方案
2锚杆动态响应特征分析
2.1锚杆载荷响应特征
2.2锚杆变形特征
2.3锚杆吸能特征对比分析
3 围岩破坏特征分析
3.1宏观破坏形态
3.2裂隙分布特征
3.3围岩质量损失对比
4 讨论
5 结论
引用格式

卢志国,高富强,娄金福,等.橡胶垫层吸能缓冲构件对锚杆支护系统抗冲击性能的影响机理[J/OL].煤炭学报,1-12[2024-08-26].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2023.1679.
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