冲击地压载荷下O型棚的动力响应规律研究

作     者：徐连满 马柳 路凯旋 肖永惠 朱丽媛 

作者机构：辽宁大学环境学院 辽宁大学物理学院 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2021年

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804205) 国家自然科学基金资助项目(51904141) 辽宁省教育厅青年基金资助项目(LQN201705) 

主　　题：冲击地压 O型棚支架 动力响应 吸能防冲 

摘      要：冲击地压产生的冲击能部分以冲击应力波的形式传递至巷道O型棚支架上，导致巷道支护变形破坏。掌握冲击载荷下巷道支架的动力响应是提高O型棚支架抗冲击性能的关键。通过分析冲击地压载荷特征，发现冲击能在煤岩介质中传递时衰减迅速，当冲击源距巷道达到一定值时，冲击载荷对支护的作用力基本可以忽略不计；当冲击能增大到一定值后，冲击载荷对支护的作用力快速增长。建立了冲击载荷下O型棚支架的动力学方程，得到了冲击载荷作用下巷道O型棚支架的动力响应，结果表明冲击载荷会造成O型棚支架承载力突增并产生振动；得到冲击载荷作用下O型棚支架与围岩的相互作用关系：冲击载荷作用下O型棚支架的动力响应受围岩煤岩体和支架刚度等因素影响，围岩煤岩体刚度越大，其约束支架位移、减缓支架内力的能力越强，抗冲击能力越好；支架刚度与支架动力反应强弱成正比，强度越高，支架振动频率越小，因此合理的支架刚度有利于提高支架的抗冲击性能。对冲击载荷持续作用时间进行了分析，发现随着冲击载荷作用时间的增加，O型棚支架的弯曲变形逐渐减小。利用研究结果指导某矿O型棚参数优化设计，并通过现场支护效果验证了支护参数优化后的O型棚支架动力响应特征及规律，为今后研究吸能防冲O型棚支架以及科学设计O型棚支架参数提供依据。