防沖殼—吸能體組合支護巷道圍岩動力學特性試驗研究

《防沖殼—吸能體組合支護巷道圍岩動力學特性試驗研究》是依託中國礦業大學，由王桂峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：防沖殼—吸能體組合支護巷道圍岩動力學特性試驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王桂峰
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

衝擊礦壓是煤礦深部開採最為嚴重的動力災害之一。巷道圍岩在動力載荷作用下衝擊破壞的動力學特性是巷道衝擊顯現的本質，也是揭示動力作用下巷道支護機理的關鍵所在。本項目從調動圍岩自身承載和防沖能力出發，針對防沖殼—吸能體組合支護巷道圍岩動力學特性，建立動力載荷作用下組合支護巷道圍岩衝擊阻斷結構模型，解決該模型中的動力學方程和能量方程，在此基礎上採用動靜組合載入相似模擬試驗系統、超動態信號測試分析系統、高速動態分析及煤岩損傷綜合實驗系統試驗研究動力載荷作用下組合支護巷道圍岩側幫及頂底板回響規律、圍岩應變場和位移場演化規律、巨觀裂紋擴展及貫通規律等及其聲電物理效應規律，以揭示不同形式組合支護巷道圍岩動力學回響規律、錨網和吸能體等支護體的功能機制、巷道圍岩損傷破壞與吸能體特性指標參數的關係等關鍵科學問題，形成對揭示大能量動力作用下的巷道支護機理以及對煤礦現場動力災害嚴重巷道支護設計具有指導性的研究成果。

結題摘要

衝擊礦壓是煤礦深部開採最為嚴重的動力災害之一。巷道圍岩在動力載荷作用下衝擊破壞的動力學特性是巷道衝擊顯現的本質，也是揭示動力作用下巷道支護機理的關鍵所在。本項目從調動圍岩自身承載和防沖能力出發，圍繞防沖殼—吸能體組合支護巷道圍岩動力學特性研究，建立了動力載荷作用下的衝擊阻斷結構模型及回響過程判據，構建了衝擊阻斷結構模型在動力載荷作用下的動力學方程和能量方程，建立了平面P波與圓形錨固巷道相互作用簡化模型，研究了動應力波對巷道結構的作用機制。分別研製了動靜組合巷道支護相似模擬試驗台、靜載和頂部衝擊動載組合試驗系統等試驗設備，模擬動力載荷作用下巷道周邊圍岩和支護體系的衝擊破壞過程。數值模擬得到動力載荷作用下裸巷、錨網和吸能體等不同支護形式時巷道圍岩動力學回響特徵，評價不同支護形式時巷道圍岩的穩定能力。試驗研究了動力載荷作用下不同錨網、防沖殼—吸能體組合等支護條件時巷道圍岩損傷破壞特徵及聲電物理效應，得到了煤巷衝擊孕育過程中圍岩損傷演化、破裂類型與物理場回響規律，提取評價吸能體在巷道布置中吸能效應的合理指標，揭示了防沖殼—吸能體組合支護巷道圍岩損傷破壞規律，揭示了巷道圍岩損傷破壞與吸能體特性指標參數的關係，評價吸能體的作用效果，形成了對揭示大能量動力作用下的巷道支護機理以及對煤礦現場動力災害嚴重巷道支護設計具有指導性的研究成果。