煤炭学报

作者：张农, 王朋, 阚甲广, 许兴亮, 谢正正, 魏群,

关键词：冲击动载, 高频低能, 锚固结构, 累积损伤, 渐进失效,

高频低能冲击扰动对巷道围岩及锚固结构造成持续疲劳损伤，是深部巷道趋向失稳的重要诱因，合理构建抗冲击动载巷道锚固支护体系及避免锚固结构失效已经成为深部煤炭开采面临的重要课题之一。采用理论分析、实验室试验、数值模拟等方法，研究了冲击载荷下锚固结构内部应力传递转化机制，阐明了锚固结构累积损伤与渐进失效机理，提出了冲击动载巷道控制准则。结果表明：压缩应力、拉伸应力与压拉快速转换形成的震荡效应是造成锚固结构损伤的三大要素；压缩、拉伸作用下介质抗压强度与不协调变形是导致锚固界面破坏的关键因素，锚固结构在内部法向驱动力作用下损伤累积，切线模量为负或单次动载冲击变形量持续逆势上扬时锚固结构失效，压缩、拉伸、震荡叠加影响下锚固结构预紧力损失及内部损伤存在明显的累积突变效应，内部裂隙以张拉裂隙为主，整体破坏从震荡效应向拉伸效应再向压缩破坏效应逐渐演化。通过提高围岩/锚固剂协调变形能力，增加锚固长度调动大范围岩体承载、保护锚固界面，保持锚固结构承载区抗剪阻滑强度大于动载冲击时内部法向驱动力，同时削弱震荡效应可有效降低锚固结构累积损伤程度。最后提出了降能–高阻–让压的冲击动载巷道控制技术准则，包括远场卸压、近场强支、破碎围岩改性、预紧力维持和让压结构，可为类似条件巷道维控提供指导。

来源：2024年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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