新型矿用组合折纹柱构件防冲吸能特性分析

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 3; pp. 225 - 232
• Main Authors: 许海亮, 郭旭, 宋义敏, 安栋
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 北方工业大学 土木工程学院, 北京 100144 2023
• Subjects: 构件优化; 折纹柱; 防冲吸能构件; 弧形薄壁构件; 冲击地压
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021-0460

TD353; 巷道防冲吸能支护能有效防治冲击地压发生,减小突发灾害带来的人员伤亡和财产损失,已取得较好的应用效果.防冲吸能支护中最为关键部位是防冲吸能构件,为提高防冲吸能构件的性能,针对现有矿用防冲吸能构件中存在的不足,依据塑性变形区域最大化原则,提出了一种新型矿用组合折纹柱构件.采用有限元数值模拟方法对新型矿用组合折纹柱构件与现有矿用方形预折纹构件进行对比分析,同时对新型矿用组合折纹柱构件在不同侧壁坡度、不同壁厚情况下吸能特性进行研究,使新型矿用组合折纹柱构件结构达到最优.结果表明:①在相同璧厚情况下,新型矿用组合折纹柱构件其峰值承载力、平均压溃承载力、总吸能、比吸能均有增长,其中平均压溃承载力提升34.2％、总吸能提升近33.6％,比吸能提高127.4％,新型矿用组合折纹柱构件防冲吸能性能优势明显;②随着侧壁坡度降低,压溃峰值承载力、承载力波动系数降低,平均压溃承载力增加,总吸能与比吸能轻微增加;③随着新型矿用组合折纹柱构件薄壁厚度增加,压溃峰值承载力、压溃平均承载力、总吸能与比吸能增加,承载力波动系数先减小后增加.通过对新型矿用组合折纹柱构件侧壁坡度与壁厚防冲吸能特性分析,当新型防冲吸能构件侧壁坡度为1.2、构件厚度为7 mm时,构件满足恒阻与大变形的要求;④可以通过平衡侧壁厚度和构件与刚性板接触摩擦因数来进一步降低承载力曲线波动.