巷道防沖吸能鋼管混凝土拱架支護性能研究

許海亮 ，高晗鈞 ，宋義敏 ，安 棟 ，鄭鑫雷

（北方工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院, 北京 100144）

0 引 言

近年來，我國資源開采逐漸走向深部，由于深部巷道高應(yīng)力和強動力擾動的復(fù)雜條件，導(dǎo)致出現(xiàn)大量難支護巷道[1-2]。面對支護難題，潘一山等[3]提出三級支護理論，增強巷道的穩(wěn)定性與抗擾動能力。其中第二級支護采用O 型棚+錨桿聯(lián)合支護，O 型棚主體通常由U 型鋼拱架組成。但隨著采深增加，U 型鋼拱架逐漸暴露出承載強度不足的問題，U 型鋼拱架+錨桿噴聯(lián)合支護方式不斷出現(xiàn)支護失效的情況[4-5]。鋼管混凝土作為一種高強支護結(jié)構(gòu)，能在用鋼量相同的條件下達到U 型鋼支架2～3 倍的承載效果[6-8]。但深部巷道動力災(zāi)害防治要求，支護結(jié)構(gòu)保持較高承載力的同時需要具備吸能讓位性能[9-10]。常規(guī)鋼管混凝土拱架并不具備吸能讓位性能，在實際工程中需搭配泡沫讓壓層、噴射混凝土碹體或設(shè)置可縮型節(jié)點。但目前鋼管混凝土拱架具體讓壓參數(shù)尚未明確，眾多學(xué)者針對鋼管混凝土支護結(jié)構(gòu)的讓壓形式展開一系列研究。魏建軍等[11]在鋼管混凝土拱架模擬試驗中制作可縮型節(jié)點，并研究可縮節(jié)點增阻規(guī)律; 李術(shù)才團隊[12-13]針對性的研發(fā)了定量讓壓節(jié)點，并在現(xiàn)場進行了應(yīng)用，取得較好的初步效果；李為騰等[14]建立了任意節(jié)U型約束混凝土拱架的力學(xué)模型，由此提出了U型約束混凝土拱架的屈服承載力計算方法；王軍等[15]設(shè)計了頂升可縮式鋼管混凝土支柱結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)前期恒阻可縮、后期增阻可縮的性質(zhì)，并在工程中成功應(yīng)用；……