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2022年第11期
2022-11-15
179

冲击载荷下锚杆托板及组合构件力学性能试验研究

  • 作者:

    吴拥政
    周鹏赫
    付玉凯
    孙卓越
  • 关键词:

    冲击载荷
    锚杆支护
    落锤试验
    拱形托板
    组合构件
  • 作者单位:

    煤炭科学研究总院 开采研究分院
    中煤科工开采研究院有限公司
    天地科技股份有限公司 开采设计事业部
    煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

摘要

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摘要:

为揭示冲击地压巷道锚杆支护系统中托板及组合构件的抗冲击性能,采用微机控制电液伺服试验机和自主研发的落锤冲击试验装置,对煤矿常用的拱形托板及其组合构件进行了力学性能研究,分别测试托板静载和正、反向及组合构件冲击力学性能,获取试样静载力-位移曲线、冲击力时程曲线、位移时程曲线及变形特征。研究结果表明:静载作用下,托板最大承载力为228~243 kN,最大变形量为14.10 mm,变形主要表现为拱高降低、四角翘起、连接部位向圆心转移;冲击载荷作用下,随着冲击能量增加,三种托板变形经历拱高逐渐降低,四角翘起量逐渐升高、拱高等于四角翘起量、拱高与四角翘起量同步降低等三个阶段。托板低能量冲击力时程曲线呈现急剧上升阶段、震荡作用阶段和迅速下降等3个阶段,高能量冲击震荡作用阶段可细分为震荡稳载阶段和震荡上升阶段;正、反向冲击力时程曲线轨迹线形态一致,组合构件时程曲线增加初期震荡和尾部震荡卸载阶段。三种试样冲击力逐渐增大,最大值分别为440、415.29、458.26 kN,均位于震荡作用阶段,此阶段作用时间逐渐增加且均不超过7.49 ms。试样位移时程曲线可分为弹塑性变形和回弹变形两阶段,弹塑性变形阶段变形量与作用时间呈现线性关系,正、反向及组合构件最大形变量平均作用时间占比分别为68.66%、69.25%、66.66%。总体来看,托板可抵抗2500 J冲击能量破坏,托板正、反向冲击力学性能及变形特征一致性较好,组合构件可实现吸能减冲、延长冲击力作用时间、改善托板承载特性等作用,研究成果为冲击地压巷道提供一定参考与借鉴意义。


吴拥政,周鹏赫,付玉凯,等.冲击载荷下锚杆托板及组合构件力学性能试验研究[J].煤炭科学技术,2022,50(11):1-11.

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