新型礦用組合折紋柱構件防沖吸能特性分析

許海亮 ，郭 旭 ，宋義敏 ，安 棟

（北方工業大學 土木工程學院, 北京 100144）

0 引 言

近年來，隨著煤炭開采逐漸轉變為深部開采，沖擊地壓所導致的災害愈發嚴重，造成大量人員傷亡和財產損失[1-4]。在面對沖擊地壓災害時一般是通過對巷道加設支護來進行防治[5-6]。但目前支護形式大都屬于剛性支護，在受到較強沖擊時支護系統易發生失穩破壞。尤其是在深部開采時地震、礦震、或堅硬頂板斷裂等情況均會產生較強沖擊，使巷道圍巖劇烈震蕩或突發性失穩破壞[7-9]，使支護系統瞬間承受巨大沖擊，導致支護大量損壞[10-11]。通過現場實踐研究發現，如果在巷道液壓支架中把防沖吸能構件作為關鍵部分應用于支護系統，可以大幅提高支架的防沖性能[12-14]。因此如何設計一個即可提供恒定承載力又有大變形的構件是現在研究所面臨的主要問題。

近幾十年來科研人員對不同形狀、材料與填充物的吸能模型做了大量研究。如張濤等[15]、桂良進等[16]將泡沫填充進薄壁構件中，研究了不同形狀、材料參數對吸能特性的影響。近幾年礦用防沖吸能構件與支架結合研究與使用開始出現。潘一山等[17]通過對現場分析提出防沖支護設計6 項原則。王博等[18]、唐治等[19]、郝志勇等[20]根據六項原則提出一種礦用防沖吸能方形預折紋構件，對承載力變化情況與屈曲變形形態的關系進行研究。

目前與支架結合使用的方形預折紋構件仍然存在不足，如承載力會在某個變形階段突減至峰值承載力的1/2。……