基于能量原理的厚煤层巷道冲击失稳锚固控制效能分析
卞永添1
王俊1
周帅1
张帅1
胡亚波1
孔凯2
1.山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛 266590;山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 2665902.山东能源集团西北矿业有限公司,陕西西安 710018
摘要：锚固支护是冲击地压巷道防冲的重要手段,特别是深井厚煤层动载巷道对巷道锚杆支护系统的抗冲击能力提出了更高的要求.首先,以陕西某矿4402工作面回风巷开采技术及地质条件为背景,依据能量原理建立了厚煤层巷道锚固围岩冲击失稳结构模型,推演了其灾变失稳能量判据,即认为锚固围岩冲击失稳后剩余的弹性应变能与诱冲动能之比大于1;其次,利用单因素及全局敏感性分析法,分析了锚固参数对控制厚煤层巷道冲击失稳启动的定量贡献以及敏感度;最后,提出了深部厚煤层巷道锚固防控技术策略,并进行工程实践.研究结果表明,围岩静载储能与外界扰动能量的叠加、释放是冲击失稳的驱动力,但锚固围岩失稳后剩余的弹性应变能释放转化形成的动能是冲击失稳显现的充分条件;定量分析发现,锚固参数中锚杆(索)数量、直径、强度、长度以及端头锚固等因素对控制巷道冲击失稳有积极作用,但锚索数量、长度、直径与锚杆直径、数量等因素对其控制效果中属高敏感性因素;锚杆(索)数量、直径的防冲效能的发挥主要依据锚杆(索)杆体变形与锚固结构破坏耗能,其次为降低围岩静载能量;锚杆(索)屈服强度、长度、锚固方式、预紧力的防冲效能的发挥主要依据锚杆(索)自由段变形耗能.
关键词：冲击失稳能量判据锚固敏感度
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52374096)彬长矿区顶板巨厚砂岩煤层多元动力灾害协同防控技术研究(C000B2023000073)
论文发表日期：2025-04-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 101-110,115 )
英文信息