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深部冲击地压矿井刚柔一体化吸能支护技术_刘军

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深部冲击地压矿井刚柔一体化吸能支护技术_刘军第41卷第6期煤炭科学技术Vol2013年第6期煤炭科学技术第41卷始关注冲击地压矿井的巷道支护问题ꎬ并开展了相应的研究工作ꎮ高明仕等[5-6]建立了冲击地压巷道围岩稳定性控制的强弱强结构力学模型ꎬ得到了巷道支护体发生冲击震动破坏的应力判据和能量准则ꎻ冯学武等[7]分析了深部巷道围岩变形特点和刚柔二次支护理论ꎬ确定了锚杆与锚索支护参数ꎻ吕祥锋等[8]将冲击波简化为一维应力波ꎬ研究了岩块冲击多孔金属材料-钢支护结构时ꎬ多孔金属材料对冲击波压力的衰减情况ꎬ以及多孔金属材料厚度、密度对冲击波压力衰减的影响ꎻ陈尚本等[9]采用理论研究、离散元数值计算分析了冲击地压煤巷破坏机制ꎬ研究了冲击地压条件下煤巷锚杆支护机理ꎬ利用数值分析方法确定了锚杆支护形式及支护参数ꎬ并在具有强烈冲击地压危险煤巷进行了应用实践ꎮ潘一山等[10]建立了冲击吸能耦合支护模型(围岩-吸能材料-钢支架)ꎬ分析了吸能耦合支护结构冲击能耗散机理ꎬ提出了冲击地压巷道吸能耦合支护方式ꎻ赵毅鑫等[11]研究了冲击地压形成过程中能量耗散特征ꎻ赵兴东等[12]利用数值模拟ꎬ研究了冲击地压下煤巷锚杆支护机理ꎮ总之ꎬ冲击地压矿井巷道支护技术研究取得了一定的进展ꎬ但刚柔一体化吸能支护技术作为一种冲击地压矿井巷道支护技术ꎬ并未见有研究和应用ꎮ1刚柔一体化吸能支护防冲的基本原理刚柔一体化吸能支护体系结构如图1所示ꎬ主要由锚网索支护、吸能材料、U型钢组成的O型棚和刚性支架组成ꎬ其防冲的基本原理:①巷道开挖后ꎬ及时进行锚网索支护ꎬ利用锚杆、锚索和金属网提供的支护阻力使深部冲击地压矿井巷道围岩由二向应力状态转变为三向受力状态ꎬ提高巷道围岩的强度和抗变形能力ꎮ②锚网索支护完成后ꎬ将U型钢组合成O型棚ꎬ形成一个闭合的支架体系ꎮ由于U型钢具有较好的可缩性ꎬ且铰链接之间允许其发生一定的位移ꎬ因而ꎬ在冲击荷载作用下ꎬO型棚能发生一定的变形ꎬ缓解冲击能量对支架的冲击ꎬ起到柔性让压的作用ꎮU型钢组成的O型棚闭合体系中ꎬ不但承载能力有较大的提高ꎬ而且由于支架底部封闭ꎬ对巷道底鼓有良好的控制作用ꎬ在发生冲击地压时ꎬ对巷道两帮和底板的煤岩体有较强的控制作用ꎮ③在锚网索支护和U型钢组合成的O型棚之间ꎬ充填一层吸能材料ꎬ在围岩和支架之间增加弱刚度的吸能材料ꎬ吸收大量冲击能ꎬ减少冲击载荷对支护结构的破坏ꎮ④在2组O型棚

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