冲击地压是煤矿生产中遇到的最严重灾害之一[1-3]，目前我国有132对矿井遭受冲击地压威胁。根据对我国有记录的2 500多次破坏性冲击地压调研发现，87%的冲击地压都发生在巷道中[4-5]。巷道冲击地压发生时，围岩突然破坏、垮落或抛入巷道，同时伴有剧烈的震动和声响，常引起巷道底臌、片帮、冒顶，导致支架折损或彻底垮塌破坏等，严重时还会造成巷道完全闭合堵塞，致使人员伤亡[6-10]。
从20世纪90年代开始，一些学者研究发现，提高支护应力可以显著提高巷道冲击地压发生的临界载荷，因而提出:冲击地压矿井应加大巷道支护强度[11]。因此，为了提高巷道支护的安全性，一些冲击地压矿井开始采用高支撑力的巷道支护设备，如单体液压支柱、垛式液压支架、自移式液压支架、门式液压支架等，加强对巷道围岩的支护[12-14]。义马跃进煤矿、抚顺老虎台矿、鹤岗俊德矿、双鸭山集贤矿等都采用了上述的多种支护设备对巷道实施支护，取得了明显抗冲效果，一定程度减少了巷道冲击地压发生的次数，即使有冲击动力现象，也能够降低冲击地压对巷道的破坏程度[15-17]。其中，义马跃进煤矿自安装门式液压支架后2 a时间内冲击地压仅发生4次，相对安装之前显著减少。但研究发现，由于目前尚未建立合理可靠的防冲支护理论，没有形成有效的防冲支护方法以及防冲支护设计原则，仅仅是通过提高支护设备的支撑力来提高支护体系的抗冲击能力，在某些情况下仍然无法避免冲击地压的发生，而且一旦发生，造成的巷道破坏程度却更加严重，现有常规支护方法和设备已经难以满足冲击地压矿井的巷道支护需求[18-19]。为此，笔者开展巷道防冲液压支架研究工作，基于巷道围岩-支护系统的静力学与动力学理论分析，提出了防冲支护设计的原则，研制了具有吸能功能的巷道防冲液压支架，通过现场实践对防冲液压支架的吸能防冲效果进行了验证，进而证明防冲支护设计原则的合理性。
1 巷道防冲支护理论分析
1.1 巷道围岩-支护静力学模型分析
基于冲击地压扰动响应失稳理论[20]得
(1)
其中，Pcr为巷道冲击地压发生的临界应力;K为围岩冲击能指数;σc为围岩抗压强度;ps为巷道支护应力;m表达式为
式中，φ为围岩内摩擦角。
对于一般情况下，可取内摩擦角φ=30°，则代入式(1)简化得
(2)
式(2)揭示了各个参量对巷道冲击地压临界条件的影响，从中可以看出，巷道支护应力ps(亦支护强度)对巷道冲击地压的临界应力Pcr有显著影响，即提高巷道支护应力ps，能够以4倍的放大作用提高巷道冲击地压的临界应力，由此提出，增加支护应力可以防治巷道冲击地压。
1.2 巷道围岩-支护动力学模型分析
由冲击地压巷道支护理论研究[21]得
(3)
其中，M为质量矩阵;C为阻尼矩阵;K为刚度矩阵;P0为静载矩阵;P(t)为冲击载荷矩阵；r(t)为块系岩体的位移向量;δ为块系岩体达到静力平衡时块体的位移向量;t为时间。
由式(3)可得冲击载荷下围岩与支护间的动力耦合关系，进一步分析得到巷道支护与围岩的刚度、形变、频率以及速度和能量5个方面的协调关系，进而为动载作用下巷道支护设计提供重要依据。
基于上述巷道围岩与支护的静、动力学模型分析，构建了“围岩应力-围岩性能-巷道支护”的防冲支护理论模型，进而从支护的应力、刚度、形变、频率、速度和能量6个角度提出了巷道液压支架防冲支护设计的6项原则，即支护设计需考虑让位应力可变、让位刚度可变、让位位移可变、让位频率可变、让位速度可变和让位能量可变6个让位功能，从而实现支护防冲的可行性和有效性。
2 支架支护防冲功能设计6项原则
2.1 让位阻力可变原则
根据冲击地压矿井调研发现，作用于围岩上的支护阻力对于抵抗冲击地压破坏、减轻冲击造成的灾害程度起到重要作用。故结合理论分析提出:防冲支架既要具备很高的支护阻力，使其在巷道冲击地压刚开始启动时能够利用支护阻力抗冲击，还要能够在支护阻力超过一定阈值时(让位阻力psb)，以相对恒定的阻力让位，直到停止，即支架的支护阻力是可变的。因此，支架中需特别设计一种可定阈值的装置，当作用于支架上的冲击载荷超过该阈值时，能够立即启动变形，实现支架整体的一个快速缓冲过程，保证支架不破坏，并且能继续发挥支护作用，进而保护人员不受伤害。
2.2 让位位移可变原则
巷道支护的目的是约束巷道位移量，使其在使用极限范围内。国内外学者在这方面进行了大量研究，但大部分是静态巷道围岩支护或针对软岩巷道的支护，主要考虑围岩变形的流变性累积效应，而不是冲击地压这种突发性效应。但对于冲击地压危险巷道的支护，不但要考虑围岩慢变形状态下巷道收缩产生的位移量，如可伸长的锚杆(锚索)、可缩U型钢支架、可缩液压支架在静载下的巷道变形，还要考虑围岩冲击启动后支护的位移量。因此提出:防冲支架应进行可变让位位移设计，即支架的让位位移需要与围岩形变相协调，当支架遭受围岩的冲击载荷超过阈值时，支架中特设的装置立即启动变形，实现支架整体的一个快速让位过程。围岩冲击启动前支架结构弹性形变让位，位移小，用于限制围岩变形;围岩冲击启动后支架机构形变让位，位移大，用于让出围岩的变形位移，同时保证支架不因位移过大而失稳破坏，又要避免对围岩突然撤载而发生冲击地压。
2.3 让位刚度可变原则
巷道围岩的刚度是非线性的，静态应力下围岩结构刚度较大，但随着应变(形变量)增大，围岩结构刚度逐渐降低，在冲击地压发生时，围岩刚度为0。因此，想要保全巷道完整性，防冲支架就要保证结构刚度与围岩刚度相协调，即让位刚度可变的原则。未发生冲击地压时，支架应具备较高的结构刚度，约束巷道围岩变形，当突发围岩冲击并且作用于支架上的冲击载荷超过阈值时，支架立即启动形变，进行恒阻让位过程，则该过程中支架结构刚度瞬时变为0，与巷道围岩刚度相协调，同时也避免了因刚度过大而发生过载损坏。当围岩冲击停止，支架让位停止，再次恢复支护作用，达到比冲击让位前更高的结构刚度。
2.4 让位频率可变原则
冲击地压作用在巷道支护上的动力载荷是以波的形式产生的震动载荷，不同类型的冲击地压作用在支护上的震动频率是不同的。根据冲击时的释放能量主体，可以将冲击事件分为煤体释放能量型、顶底板释放能量型、断层围岩释放能量型，优势频率分别在25～40，10～25和1～10 Hz。大量的现场观测发现，巷道支架的破坏程度与冲击地压的震级大小并不是完全的对应关系，有时冲击地压震级比较大，但支架的破坏却比较轻;有时冲击地压的震级并不是很大，但支架的破坏却比较严重，其原因除了和震源点距支架远近有关外，还和震动波的频率有关，当震动频率与支架固有频率接近时，会导致支架产生共振，因此，较小震级的震源也会造成支架的严重破坏。因此，防冲支架应具有固有频率可变的功能，即一旦发生巷道冲击，支架启动让位过程后固有频率迅速调整为0，防止支架受震动载荷作用而发生共振，而当围岩冲击停止，支架再次恢复支护作用，进而具有一个新的固有频率。
2.5 让位速度可变原则
巷道冲击地压发生时，围岩向巷道空间迅速变形，对支护构成冲击作用。根据微震监测可得，发生冲击时巷道围岩震动速度在0.01～0.1 m/s，而根据冲击地压造成巷道破坏的收缩位移和破坏时间估算，围岩破坏时的冲击速度在0.1～5.0 m/s。目前国内外巷道支护设计没有考虑到围岩冲击速度和支护收缩速度的关系，并未建立起围岩冲击速度与巷道支护让位速度的关系。因此，在围岩冲击作用下，常规支架由于响应速度慢而导致过载破坏。所以，防冲支架必须具备让位速度可变的原则，即一般支护状态下作用于支架上的准静态载荷过大时，支架能够缓慢让位卸压，而一旦突发冲击动载超过支架阈值时，支架必须立即快速让位构件立即启动变形，实现支架整体的一个快速让位，迅速消减围岩对支架的冲击载荷，最终围岩冲击停止后支架再次达到一个稳定的支护状态。
2.6 让位能量可变原则
冲击地压发生时，围岩弹性区储存的变形能部分释放出来，以动能形式传递到围岩塑性区和支架上。调研发现，<104 J的冲击能量对支护无影响，>104 J冲击能量对支护的影响明显。所以，防冲支架必须具备让位吸能的功能，即在突发较大的围岩能量冲击下，冲击能量可以由支架中特设的装置实施吸收，同时支架进行一定程度的让位，故冲击能量不同，支架让位的幅度与吸能量不同。支架吸能过程使围岩冲击能量被迅速消耗，进而保护支架整体结构不受损坏，从而保障整个巷道支护体系的稳定和安全。
3 多功能防冲装置设计与性能研究
3.1 多功能防冲装置的组成及功能要求
多功能防冲装置设计于防冲液压支架中，用于在冲击地压发生时实现支架的让位阻力、让位位移、让位刚度、让位速度、让位频率以及让位能量的可变功能。
如图1所示，多功能防冲装置主要由连接环、防偏柱、防偏缸、防偏座、铰接头和防冲构件组成。连接环作用是连接液压立柱底部与防冲构件;防偏柱作用是引导防冲构件防止偏心受压;防偏缸作用是防止防冲构件受偏;防偏座作用是与防偏柱组合成一对平行平面保证防冲构件不偏;铰接头作用是连接立柱与支架底梁;防冲构件作用是冲击下吸收冲击能并且进行让位。
图1 多功能防冲装置结构设计
Fig.1 Design of multifunction rockburst preventer
图2 FCQ1800/550/450型多功能防冲装置
Fig.2 FCQ1800/550/450 multifunction rockburst preventer
图3 FCQ 2400/880/680型多功能防冲装置
Fig.3 FCQ2400/880/680 multifunction rockburst preventer
图2，3为用于巷道防冲液压支架的2种型号防冲装置，防冲装置型号中，“1800”和“2400”分别为让位阻力，kN;“550”和“880”为防冲装置原高度，mm;“450”和“680”为让位位移，mm。防冲装置具备以下6个方面的重要特性：
(1)合理的让位阻力特性。防冲装置屈服阻力应大于支架工作阻力而小于容许载荷，以满足支架静载下的支护需求，而在围岩冲击下荷载一旦超过该阈值时，防冲装置则需立即发生屈服变形，满足防冲支护的强度指标。
(2)合理的让位位移特性。防冲装置应具备合理的形变行程，既满足支架结构的让位吸能的行程需求，又不会使支架变形后占用巷道使用空间，满足支护的位移指标。
(3)合理的让位刚度特性。防冲装置的刚度是可变的，以此调控支架整体结构刚度，其中，弹性让位刚度能够使支架对围岩具有合理的变形约束能力和弹性缓冲的作用，以防御小震的频繁冲击;塑性让位刚度能够调控支架过载后的结构刚度，以迅速降低围岩冲击载荷峰值，满足防冲支护的刚度指标。
(4)合理的让位频率特性。防冲装置能够保证支架的固有频率是可变的，并能够在支架过载时瞬时改变支架频率，使支架远离围岩施加频率，避免发生共振;同时，防冲装置变形阶段的固有频率理想情况应等于0，能够彻底防止支架在围岩冲击、震动下发生共振，满足防冲支护的频率指标。
(5)合理的让位速度特性。弹性变形让位速度最快，且具有可恢复性，适应频繁的围岩小震冲击;塑性变形让位速度稍低，理想情况是黏性小塑性大，当理想塑性时同样具有最快变形速度，实现支架的快速让位，满足防冲支护的速度指标。
(6)合理的让位能量特性。防冲装置吸能分弹性让位吸能和塑性让位吸能，其中弹性吸能用以吸收频繁小震的冲击能，并具有可恢复性;而塑性吸能是结构的塑性大变形耗能，不具有可恢复性，用以吸收大震级的围岩冲击能，保护支架结构不被冲击作用所损坏，满足防冲支护的能量指标。
3.2 诱导式预折纹构件制作方法
防冲装置中的关键构件为一种具有特殊几何形状的结构件，其力学性能与吸能效果对于支架整体的防冲性能有至关重要的影响。因此，实验采用的是1∶1的试件，这导致加工防冲构件的钢板较厚，无法由一整张钢板折压合围而成(目前也没有能够支持加工这种形状的一次成型工艺)。所以，采用由2个半壳对合焊接为一个整体的方法来加工防冲构件。具体步骤如下:
(1)钢板裁切。根据预折纹方管试件的几何参数要求，确定其半壳所需的矩形钢板尺寸，如图4所示。切割时采用水刀切割或线切割，并预留一定的边缘铣削量。
图4 防冲构件半壳尺寸
Fig.4 Size of half preventing component
(2)半壳折压。预折纹方管试件的半壳是采用一组模具及其配套的压力机折压而成的，如图5所示。为防止折弯处过度损伤，折压前钢板需进行预热，预热时保温5 min，然后置于模具上折压成型，并保压10 min。同时，钢板折弯处需设计保留一定的弧度。
图5 防冲构件半壳折压成型
Fig.5 Compression molding of half preventing component
(3)边缘修整。预折纹方管试件的半壳冷却后，置于铣床上，将上下端和左右边的预留量铣削去，保留准确的几何尺寸。
(4)对合焊接。将2个半壳对合，采用高强焊条(≥1 000 MPa)进行焊接，制成一个完整的预折纹方管试件。
(5)热处理。将成型的预折纹方管试件先进行淬火处理，然后再采用回火调质，主要目的是消除钢板折弯处和焊缝附近的残余应力。
3.3 防冲构件吸能特性试验研究
试验采用自制冲击试验机的静动加载功能，静态加载量程2 000 kN，压缩速率控制在10 mm/min左右，动态加载量程3 000 kN，满负荷最大加载速率8 m/s，采集位移、冲击压力和液压压力，采集速率2 000 Hz。
单节防冲构件压缩量设定为100 mm，双节防冲构件压缩量设定为200 mm。压缩过程中，防冲构件上下端垫有平整的钢板。实时记录压缩过程中的载荷和位移，拍照记录防冲构件的变形行为，直至停止压缩。对防冲构件进行压缩试验。
3.3.1 单节试验结果
如图6,7所示，总体来看，4个防冲构件变形形态都比较对称，折叠区域都最大程度的发生了堆叠变形，实现了预期的效果。从图中可以看到，4个防冲构件都呈现出某一端端口4条边完全压溃并向内收敛而另一端端口保持正常。让位变形过程如图8所示。
图6 单节防冲构件实物
Fig.6 Single joint preventing component
图7 单节防冲构件的压溃形态
Fig.7 Crushing form of Single joint preventing component
图8 单节防冲构件让位过程
Fig.8 Single joint preventing component crushing process
单节防冲构件压缩过程中，单节防冲构件出现2种变形方式，一种是上半部先溃缩，另一种是下半部先溃缩，但倒转后2种形态是完全相同的，即单节防冲构件在准静态压缩下，哪半部分先溃缩是随机发生的，且以构件腰部为界，上下部分变形形态不是完全对称的。
如图9所示，4个单节防冲构件的屈服力为2 195,2 222,2 148,2 241 kN，平均屈服力2 202 kN。4个试件在让位100 mm过程中平均让位阻力为1 820 kN，平均让位刚度和频率约为0，冲击速度即让位速度为2.3 m/s，吸能量182 kJ。
图9 单节防冲构件的实验结果
Fig.9 Experimental results curves of single joint preventing component
3.3.2 双节试验结果
由图10，11可知，双节防冲构件变形也是非常理想的，整体形式对称，每节中的4个钻石模式变形区域都非常清楚，实现了预折纹引导整体结构变形的设计目的。双节防冲构件压缩过程与单节防冲构件类似，也出现了2种变形过程，即上节先溃缩、下节后溃缩，和下节先溃缩、上节后溃缩2种情况，同样，2种情况倒转后这2种溃缩顺序也是相同的，可见，双节防冲构件在准静态压缩下上下节溃缩先后顺序也是随机发生的。
图10 双节防冲构件实物
Fig.10 Double joint preventing component
图11 双节防冲构件的压溃形态
Fig.11 Crushing form of double joint preventing component
图12 双节防冲构件实验结果曲线
Fig.12 Experimental results curves of double joint preventing component
如图12所示，4个单节防冲构件的屈服力为2 591，2 773，2 593，2 703 kN，平均屈服力2 667 kN。4个试件在让位200 mm过程中平均让位阻力为2 010 kN，平均让位刚度和频率约为0，冲击速度即让位速度为2.2 m/s，吸能量402 kJ。
4 巷道防冲液压支架研制及井下试验研究
4.1 巷道防冲液压支架研制
如图13所示，研发了用于圆形巷道或拱形巷道的吸能防冲液压支架，其主体结构由拱形顶梁、微弧底座、液压立柱以及防冲装置4部分构成，形成了一个对称的拱形框架结构。其中，顶梁弧度为π/2，主要用于支护巷道顶部围岩;微弧底座由限位铰连接为一个整体，在中立柱的支撑下能够有效防止底臌;3根液压立柱支撑于顶底梁之间，为支架提供了4 150 kN的总工作阻力;防冲装置在准静态支护时与立柱一同提供初撑力与工作阻力，而当突发较大的围岩冲击时，能够快速变形吸能，实现支架整体的一个变形过程，吸收能量可达800 kJ以上，保证支架的安全与稳定。
图13 ZHD4150/36/52型巷道防冲液压支架
Fig.13 ZHD4150/36/52 energy-absorbing hydraulic support
研制了不同结构型式与性能特征的巷道防冲液压支架，如图14所示。单柱单元式支架用于矩形巷道，顶板完整且为坚硬岩层的情况;2柱垛式支架用于矩形巷道断面支护或拱形巷道中间走向支护;三柱拱形支架用于圆形巷道断面支护，适合全煤巷或半煤巷的情况;不同形式支架可以满足不同的巷道形状、围岩性质以及冲击危险性等情况下支护需求，使防冲支架最大程度发挥防冲功能。
图14 不同结构形式的巷道防冲液压支架
Fig.14 Different structural preventing hydraulic support
4.2 冲击地压破坏巷道支护宏观对比
2015-12-22T10:42，耿村煤矿13230工作面运输巷发生冲击地压，震级为ML2.7，造成2人死亡。巷道采用锚网索(杆)+U型钢支架+液压抬棚支架进行支护，但冲击造成开切眼向外160 m巷道不同程度发生破坏，距离开切眼155 m处巷道宽度为3.12 m，巷道高度为2.23 m，此处向里胶带倾斜70 m、巷道内原来用于支护的液压抬棚共35架，损坏30架，其中大立柱共折断7架，大立柱弯曲11架，如图15(a)所示。距离开切眼80 m(人员遇难位置)处，巷道宽度2.37 m，巷道高度1.7 m，此处向里巷道内液压抬棚、管线及胶带等杂物充满整个巷道，行人困难，只能爬行前进。距离开切眼45 m处，巷道宽度1.8 m，巷道高度2.1 m，巷道顶部贴在转载机上，巷道下帮贴紧转载机，上帮留有高度1 m，宽度0.4 m的行人通道。巷道破坏情况如图15(a)所示。
图15 2次冲击地压后巷道破坏与支架受损情况
Fig.15 Damage of roadway and support after twice rockburst
冲击地压发生后，13230工作面运输巷采用防冲液压支架进行支护，2016年安装完成后发生了多次大震级冲击地压，防冲液压支架经受住了考验。
2017-06-10T14:37，发生ML3.0级冲击地压，没有造成任何伤亡事故，巷道支护完好，冲击地压发生后情况如图15(b)所示。
表1给出了冲击地压巷道防冲液压支架支护与传统支护形式平均冲击位移对比。
表1 义马耿村煤矿巷道防冲液压支护与传统支护
平均冲击位移比较
Table 1 Comparison of the average convergence between anti-impact support and traditional support under an impact loading in Gengcun mine in Yima
时间ML巷道位移/m巷道支护情况2015-12-222.71.0～3.0抬棚支护破坏、巷道冲击破坏2017-06-103.00.16防冲支架完好、巷道冲击变形
4.3 大震级冲击地压发生后同样地段防冲支架和普通支架支护对比
同样2017-06-10发生的冲击地压使用防冲支架地段的破坏情况和使用普通液压支架地段的破坏情况明显不同。
运输巷超前48～60 m段有3架普通门式支架沿巷道轴向向外倾斜，一架门式支架上帮边立柱向上帮方向倾斜，立柱底部销轴已折断，破坏严重。当日普通支架第11～14号共4部支架发生不同程度的结构形变，由于此处上帮煤体向巷道内发生了挤压变形，致使支架底梁(靠上帮的一端)被抬起，边立柱底部内向巷道内产生一定位移，而立柱上端由于受顶梁铰接限制呈现向外倾斜的支撑状态，致使支架发生明显的损坏。
运输巷超前80～100 m内防冲液压支架多功能防冲装置让位吸能，让位量2～16 cm不等，支架完好无损，达到了抗震防冲作用，避免冲击地压灾害发生。
4.4 冲击地压发生后多功能防冲装置让位变形吸能情况
2016-12-18，13230工作面区域发生了一次能量为2.09 MJ的冲击事件，对运输巷部分支架构成了一定的冲击作用，距工作面75 m处的13号监测点的防冲支架(第48号支架)监测仪器恰记录下冲击发生时刻支架的压力值。其中防冲支架的中间立柱和下帮立柱瞬间载荷超过了溢流阀开启压力达到了防冲装置的让位阻力，冲击事件后通过现场测量发现，13号监测点防冲支架的防冲装置发挥了让位吸能作用，中立柱防冲装置让位8 mm，边立柱防冲装置让位5 mm。附近其他防冲支架也有发挥吸能让位作用的，第45，47和49号支架都是中间立柱防冲装置启动了让位吸能作用，让位量约5 mm。可见此次冲击事件，主要是通过防冲支架自身结构和防冲构件的弹性形变吸收了冲击能量，抵抗了围岩的冲击作用。
此次冲击事件中13号监测点防冲支架的吸能量约为20 kJ，加上附近发挥了让位吸能作用的防冲支架，总吸能量可达35 kJ。
2017-06-10的冲击事件，ARAMIS微震监测系统定位的震源点位于采煤工作面前方93 m、运输巷以上25.6 m，能量达1.9 MJ;ESG微震监测系统定的震源点位于采煤工作面前方84.7 m、运输巷以上13.4 m，能量达508 MJ。具体定位信息如图16所示，冲击发生过程中巷道震感强烈，采煤工作面前方15～275 m内有明显的落煤，275～375 m锚喷皮明显掉落，68～83 m段有5架液压抬棚向上帮滑移0.1～0.2 m，离震源较近的5架防冲液压支架出现让位变形过程，防冲装置发挥了防冲作用。
图16 “6·10”冲击事件震源定位以及巷道受损区域分布
Fig.16 Hypocentral location of“6·10”rockburst and roadway damage area
根据冲击事件发生后现场测量发现，支架上帮立柱的防冲装置变形让位量达20 mm，溢流阀也有明显排液迹象，可知，在此次冲击事件中支架上帮立柱防冲装置不单发挥了让位吸能的作用(防冲构件已进入塑性变形吸能阶段)，而且防冲液压支柱溢流阀也开启排液泄压，因此，防冲液压支柱防冲装置载荷恰好降至工作阻力1 250 kN附近。此次防冲装置吸能量约为36 kJ。而实际上，不仅仅3号监测点防冲支架发挥了防冲作用，其邻近的5,6,7号防冲支架上帮立柱防冲装置也发生变形让位，分别为10,8,10 mm，防冲装置总吸能量可达69 kJ。由此可知，此次冲击中防冲液压支架发生了让位吸能功能，有效控制了围岩的进一步变形破坏趋势，在一定程度上发挥了防冲作用，相比于4号监测点附近的普通支架有更优越的防冲性能。
5 结 论
(1)提出了支护可变让位功能的防冲设计原则，即通过支护可变让位阻力、可变让位位移、可变让位刚度、可变让位频率、可变让位速度和可变让位能量6个方面设计，进而得到支护防冲设计的技术参数。
(2)研制了巷道防冲液压支架的多功能防冲装置，并对防冲装置中的诱导式预折纹防冲构件进行了让位吸能特性研究，通过室内实验得到:单节防冲构件平均让位阻力为1 820 kN，让位位移为100 mm，让位刚度和频率为0，冲击下让位速度为2.3 m/s，让位吸能为182 kJ;双节防冲构件让位阻力为2 010 kN，让位位移为200 mm，让位刚度和频率为0，冲击下让位速度为2.2 m/s，让位吸能为402 kJ。
(3)防冲液压支架在义马耿村矿安装应用，经受了ML3.0级冲击地压，没有造成任何伤亡事故，巷道支护完好，防冲液压支架没有发生损坏，支护状态良好。使用至今经历了多次大震级冲击地压，防冲液压支架经受住了考验，说明支架具有理想的防冲作用。
巷道防冲支护可变让位功能设计原则的提出，为冲击地压巷道支护设计提供了合理有效的思路，也为防治巷道冲击地压提供了一种新方法。
[1] 潘一山.煤矿冲击地压[M].北京:科学出版社,2018:486-522.
[2] 姜耀东,潘一山,姜福兴,等.我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治[J].煤炭学报,2014,39(2):205-213.
JIANG Yaodong，PAN Yishan，JIANG Fuxing，et al.State of the art review on mechanism and prevention of coal bumps in China[J].Journal of China Coal Society，2014，39(2):205-213.
[3] 潘一山.冲击地压发生和破坏过程研究[D].北京:清华大学,1999:25-50.
PAN Yishan.Study on the occurrence and failure process of rockburst[D].Beijing:Tsinghua University，1999:25-50.
[4] 齐庆新,窦林名.冲击地压理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008:32-38.
[5] 窦林名,何学秋.冲击矿压防治理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001:2-5.
[6] 蓝航,齐庆新,潘俊锋,等.我国煤矿冲击地压特点及防治技术分析[J].煤炭科学技术,2011,39(1):11-15.
LAN Hang，QI Qingxin，PAN Junfeng，et al.Analysis on features as well as prevention and control technology of mine strata pressure bumping in China[J].Coal Science and Technology，2011,39(1):11-15.
[7] 姜福兴,史先锋,王存文,等.高应力区分层开采冲击地压事故发生机理研究[J].岩土工程学报,2015,37(6):1123-1131.
JIANG Fuxing，SHI Xianfeng，WANG Cunwen，et al.Mechanical mechanism of rock burst accidents in slice mining face under high pressure[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2015,37(6):1123-1131.
[8] 马箫,潘一山,张建卓,等.防冲支架的核心吸能构件设计与吸能性能研究[J].煤炭学报,2018,43(4):1171-1178.
MA Xiao，PAN Yishan，ZHANG Jianzhuo，et al.Design and performance research on core energy absorption component of anti-impact support[J].Journal of China Coal Society，2018,43(4):1171-1178.
[9] 潘立友,孙刘伟,范宗乾.深部矿井构造区厚煤层冲击地压机理与应用[J].煤炭科学技术,2013,41(9):126-129.
PAN Liyou，SUN Liuwei，FAN Zongqian.Mine pressure bump mechanism of thick seam in deep mine structure zone and application[J].Coal Science and Technology，2013,41(9):126-129.
[10] 马箫,潘一山,张建卓,等.板块倾角对折棱管防冲支护装置吸能特性的影响[J].中国安全科学学报,2017,27(1):122-127.
MA Xiao，PAN Yishan，ZHANG Jianzhuo，et al.Influence of plate inclination angle on energy absorption characteristics of prefolded edge tube antiscour and supporting device[J].China Safety Science Journal，2017,27(1):122-127.
[11] 康红普,王金华,林健.煤矿巷道支护技术的研究与应用[J].煤炭学报,2010,35(11):1809-1814.
KANG Hongpu，WANG Jinhua，LIN Jian.Study and applications of roadway support techniques for coal mines[J].Journal of China Coal Society，2010,35(11):1809-1814.
[12] 阎海琴,龚宇.液压支架抗冲击能力分析[J].煤炭技术,2006,25(1):13-15.
YAN Haiqin，GONG Yu.Analysis of rock burst performance of hydraulic support[J].Coal Technology，2006，25(1):13-15.
[13] 许万军,顾惠君.煤矿液压支架抗冲击能力的提高[J].煤炭技术,2009,28(9):23-24.
XU Wanjun，GU Huijun.Heighten of rock burst performance of hydraulic support in coal mine[J].Coal Technology，2009，28(9):23-24.
[14] 程晓峰.贺西煤矿2406材巷煤柱下加强支护技术探析[J].科学促进发展,2011(12):220-221.
CHENG Xiaofeng.Strengthening support technology under pillar of 2406 material roadway in Hexi coal mine[J].Science & Technology for Development,2011(12):220-221.
[15] 郑林杰.巷道液压支架在冲击地压工作面的应用[J].能源与环保,2011,12:71-74.
ZHENG Linjie.Application of roadway hydraulic support in rockburst face[J].China Energy and Environmental Protection,2011,12:71-74.
[16] 李兆福，张升样，曹伟，等.抗冲击巷道液压支架研制与应用[J].煤炭科学技术，2007，35(1):54-58.
LI Zhaofu，ZHANG Shengxiang,CAO Wei，et al.Development and application of anti-impact hydraulic support in roadway[J].Coal Science and Technology，2007，35(1):54-58.
[17] 于志宏,关文涛.采取综合措施使用防冲巷道支架保证严重冲击地压区安全生产[J].露天采矿技术,2013,5:81-84.
YU Zhihong,GUAN Wentao.Keeping safe production by taking comprehensive measures and anti-scour hydraulic support in dangerous area of rockburst[J].Opencast Mining Technology,2013,5:81-84.
[18] 潘一山,王凯兴,肖永惠.基于摆型波理论的防冲支护设计[J].岩石力学与工程学报,2013,32(8):1537-1542.
PAN Yishan，WANG Kaixing，XIAO Yonghui.Design of anti-scour support based on thoery of Pendulum-type wave[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2013,32(8):1537-1542.
[19] 王凯兴,潘一山.冲击地压矿井等围岩与支护统一吸能防冲理论[J].岩土力学,2015,36(9):2585-2590.
WANG Kaixing,PAN Yishan.An undified theory of energy absorption and anti-impact for surrounding rock and support in rock burst mine[J].Rock and Soil Mechanics,2015,36(9):2585-2590.
[20] 潘一山.煤矿冲击地压扰动响应失稳理论及应用[J].煤炭学报,2018,43(8):2091-2098.
PAN Yishan.Disturbance response instability theory of rockburst in coal mine[J].Journal of China Coal Society，2018,43(8):2091-2098.
[21] 潘一山,肖永惠,李忠华,等.冲击地压矿井巷道支护理论研究及应用[J].煤炭学报,2014,39(2):222-228.
PAN Yishan，XIAO Yonghui，LI Zhonghua,et al.Study of tunnel support theory of rockburst in coal mine and its application[J].Journal of China Coal Society，2014，39(2):222-228.
