内置式吸能立柱防冲特性研究
张建卓1
赵丰年1
王洁2
潘一山3
徐兴强4
肖永惠5
陈策1
1.辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁 阜新 1230002.重庆城市职业学院信息与智能制造学院,重庆 4021603.辽宁大学灾害岩体力学研究所,辽宁 沈阳 1100364.北京诚田恒业煤矿设备有限公司,北京 1023085.辽宁大学物理学院,辽宁 沈阳 110036
摘要：在煤矿深部开采中,高地应力导致巷道围岩变形加剧,传统巷道支架小伸缩比立柱因压缩后期易发生"压死"现象将导致支架撤出困难.针对该问题,提出一种内置式吸能立柱,通过将吸能装置集成于一级缸缸体内部,消除外置式吸能立柱吸能导向段的轴向空间占用,实现伸缩比提升与防冲性能优化.基于弹性力学理论,建立内置式与外置式吸能立柱的等效刚度计算模型,阐明两者力学性能差异的理论基础;采用光滑粒子流体动力学方法开展流固耦合数值模拟,对比分析两者在冲击载荷作用下的支反力、液体压力及缸筒应力等响应特性;通过冲击试验测试内置式吸能立柱的动态力学性能,获取其支反力第 1峰值、液体压力第 1峰值及关键节点时刻一级缸下腔与滑动腔缸筒外壁应力峰值等试验数据,冲击试验测试数据与仿真数值模拟结果基本一致,误差小于 10%.结果表明:内置式吸能立柱的伸缩比显著高于外置式结构,在冲击条件与总高度相同情况下,内置与外置式吸能立柱支反力初始峰值分别为 2 216.00 kN与 2 225.78 kN,冲击开始至吸能装置致密时刻的有效吸能量分别为 167.87 kJ与 173.03 kJ,2种立柱在吸能装置压溃变形过程吸能效果相当,但内置式吸能立柱的最大支反力、最大液体压力和最大缸筒外壁应力相较于外置吸能立柱分别降低了31.61%、32.97%和29.59%,说明其结构设计的可行性与良好的抗冲击性能.
关键词：煤矿深部开采内置式吸能立柱防冲特性数值模拟冲击试验
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家重大科研仪器研制资助项目(52427805)国家重点研发计划(2022YFC3004605)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 153-167 )
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