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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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锚杆托板与缓冲垫层组合结构静、动载力学性能试验研究

作者(Author):

  • 吴拥政
  • 付玉凯
  • 褚晓威
  • 孙卓越

作者单位:

  • 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
  • 煤炭科学研究总院开采研究分院
  • 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

关键词:

  • 锚杆支护
  • 缓冲垫层
  • 冲击载荷
  • 落锤试验
  • 冲击地压
  • 摘要
  • 论文图表
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针对锚杆支护系统受到冲击载荷作用时,围岩与托板间作用力瞬间增加,造成托板过载弯折、撕裂及接触区域围岩破裂、塌落等问题,采用实验室试验的方法,搭建了托板与缓冲垫层组合试样静、动载测试试验台,分别测试了5种组合结构托板的静、动载力学性能,获取了组合结构的静载力-位移曲线、冲击力时程曲线及应变时程曲线;研究了不同冲击载荷下组合结构的力学响应规律,分析了缓冲垫层材质、厚度对组合结构抗冲击性能的影响。试验结果表明:静载作用下缓冲垫层对托板变形形态有一定影响,刚度高的缓冲垫层会增加托板的变形量,但也会降低组合结构的峰值载荷;垫层厚度主要影响组合结构的变形能力,对承载力影响不大。不同冲击能量下托板的冲击力峰值基本相同,托板在较低的冲击能量下已达到峰值承载力,动载峰值承载力与静载最大承载力基本相同。不同冲击能量下托板变形明显不同,托板对角线上部的变形相对较小,中线上部的变形相对较大;缓冲垫层能降低组合结构的冲击力峰值,与未使用缓冲垫层相比,采用松木、橡胶垫层、废旧皮带及泡沫铝缓冲垫层时,组合结构冲击力峰值分别降低21.45%、17.55%、25.40%和2.80%,冲击力作用时间分别增加了41.94%、24.52%、47.74%和65.16%,缓冲垫层可降低冲击力峰值,延长冲击作用时间,有效吸收冲击能量;垫层厚度对试样冲击力和应变影响较大,垫层厚度越大,吸收的冲击能量越多,冲击力峰值越小,冲击力作用时间越长,垫层缓冲性能越好,合适的垫层材料和厚度能有效降低冲击载荷对托板结构的破坏效应。总体来看,与单独使用托板相比,4种缓冲垫层均能实现吸能减冲,不同缓冲组合结构的垫层对抗冲击性能影响不同,缓冲垫层吸能效果从优到劣分别为泡沫铝、松木、废旧皮带及橡胶垫。

吴拥政,付玉凯,褚晓威,等.锚杆托板与缓冲垫层组合结构静、动载力学性能试验研究[J].煤炭学报,2022,47(2):662-671. WU Yongzheng,FU Yukai,CHU Xiaowei,et al.Experimental study on static and dynamic mechanical properties of composite structure of anchor plate and cushion[J].Journal of China Coal Society,2022,47(2):662-671.
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