煤矿冲击地压巷道三级吸能支护的强度计算方法

• Published in: 煤炭学报 Vol. 45; no. 9; pp. 3087 - 3095
• Main Authors: 王爱文, 潘一山, 齐庆新, 徐连满, 高明仕, 刘金海, 代连朋, 肖永惠
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 辽宁工程技术大学冲击地压研究院,辽宁阜新123000%辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000 01.09.2020; 辽宁大学辽宁沈阳110036%煤炭科学研究总院深部开采与冲击地压防治研究院,北京100013%辽宁大学辽宁沈阳110036%中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116%华北科技学院安全工程学院,河北三河065201%东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁沈阳110819; 辽宁工程技术大学冲击地压研究院,辽宁阜新123000; 辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000
• Subjects: 三级吸能支护; 围岩梯度结构; 强度计算; 冲击地压; 巷道
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2020.0769

TD324; 针对冲击危险巷道防冲吸能支护缺乏量化设计方法这一难题,从冲击地压巷道围岩的静-动力学环境与结构特征两方面,开展防冲吸能支护强度计算方法研究.结果 表明:由于支护与卸压双重作用,巷道周围形成了以巷内支护层、锚固层、卸压层以及原岩层为主的多层圆环结构,各层圆环内的围岩材料性能在巷道围岩径向方向形成典型的梯度结构特征.基于拟静态法,将远场冲击动载荷与围岩静载荷叠加,通过简化锚固层内锚杆(索)支护作用,弱化卸压层内煤岩力学参数,建立了冲击地压巷道围岩梯度结构力学模型.利用梯度结构内多层圆环接触面上的应力计算方法,进行了梯度结构围岩内多层圆环接触面间的受力分析,验证了弱化卸压层内的煤岩力学性能、增加卸压层的结构尺寸、提高锚固层的支护强度,可减小冲击载荷对巷内支护层的作用,提高巷内支护层的抗冲击能力.引入冲击破坏等级系数,建立了吸能防冲支护强度与冲击地压等级间的关系,给出了冲击危险巷道三级吸能防冲支护的强度计算方法,实现了冲击危险巷道吸能防冲支护参数的量化设计.结合某矿具体工程实践,核算了该矿所采用的“锚杆(索)+可缩性36U棚支架+液压抬棚和吸能液压支架”三级吸能防冲支参数最大能够抵抗等级为2级(相当于震源距离巷道100 m,释放108 J能量)的冲击地压.