作 者
付玉凯1,2,3,孙志勇1,2,3,鞠文君1,2,3
1. 天地科技股份有限公司 开采设计事业部；2. 煤炭科学研究总院 开采研究分院；3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室
研究背景
冲击地压是煤炭深部开采中经常遇到的典型煤岩动力灾害,随着开采深度的增加,冲击地压发生的强度和频次均显著增加。
锚杆支护作为最常用的巷道支护方式,其支护形式具有较强的抗冲击性能,但冲击地压巷道对锚杆支护材料及构件具有特殊的要求,与静压巷道锚杆支护构件相比,冲击地压巷道锚杆支护构件要求更高,冲击地压巷道支护构件不但要有高的静载强度,还要有高的吸能特性[3]。
金属网作为锚杆支护中重要的支护构件,在静载作用下,高质量的金属网能有效扩散锚杆的预应力场,使锚杆的高预应力扩散至围岩深部,有效控制锚杆间岩层的变形。同时,金属网受到冲击地压动载荷作用时,金属网能与围岩同步变形,从而吸收冲击地压释放的冲击动能。
摘 要
为揭示冲击地压巷道锚杆支护常用金属网的静载和动载力学性能,从而为冲击地压巷道锚杆支护中金属网的选取提供设计依据,采用专门制作的金属网静载和动载力学性能试验装置对常用的经纬网、菱形网和钢筋网的力学性能进行了测试,分析了常用金属网在静载和动载荷下的受力特征和变形状况。
实验结果表明:静载作用下,菱形网、经纬网和钢筋网的最大挠度分别为240,236和225mm,最大承载能力分别为20,16.2和77kN,3种金属网的最大挠度差别不大,但承载速率差别较大,钢筋网承载速率最大,其次是经纬网,最小是菱形网;动载作用下,菱形网、经纬网和钢筋网的最大吸能能力分别为1743,938和2010J,最大挠度分别为350,420和360mm,钢筋网吸能能力最大,挠度中等,而菱形网吸能能力次之,而挠度反而最小。
菱形网无论是静载还是动载,其初期刚度较低,承受效率慢,而其受力均匀,能承受较大的静载荷和动载荷,且四周绑丝处不易破断,勾接连接方式有很好的承载和缓冲能力,但其主要的缺陷在于承载效率慢,支护刚度太低,通过提高初期张紧力是提高菱形网支护效果的主要途径。
经纬网刚度较高,承载效率快,但强度相对较低,易产生经线和纬线错动失效,且经纬网变形时,受力不均匀,绑丝易断裂,四角固定处受力较小,受力传递效果较差,要想提高经纬网支护效果,需提高经纬网经线和纬线之间的约束力。
钢筋网初期刚度高,强度大,吸能能力强,但钢筋网的缺点是强度不能充分利用,尤其是钢筋网焊接处和四周绑丝处强度较低,制约了钢筋网支护效果,要想提高其支护效果,需提高焊接点强度和四周绑丝强度。
付玉凯，男，1985年12月31日生，河南安阳人，博士，助理研究员，2016年度天地科技开采设计事业部优秀共产党员，2018年度天地科技开采设计事业部巷道所科技创新先进个人。获中国煤炭工业科学技术奖和中国煤炭科工集团科技成果奖等各类奖项10余项，主持、参与科研生产项目20余项，其中主持国家自然科学基金项目1项，主持中煤科工集团科技创新基金2项，以课题骨干参与国家重点研发计划1项；公开发表论文20余篇，其中SCI/EI检索6篇，申请国家发明专利2项，授权实用新型专利3项。
研究方向
巷道矿压理论与支护技术
主要成果
致力于煤矿井下松软破碎围岩、高应力围岩及冲击地压巷道等特殊地质条件下的巷道支护理论与技术方面的研究，取得了多项创新性成果，研发了适合煤矿冲击地压巷道使用的高强度、高韧性锚杆（索）支护材料，形成了高冲击韧性锚杆（索）吸能减冲理论及技术，为煤矿冲击地压巷道防控提供了新手段；在高应力破碎围岩控制方面，提出了水力压裂卸压、高刚度支护和复合浆液注浆加固为一体的协同控制方法，取得明显创新性成果，为煤矿深部安全开采提供了有力的技术保障。
文中图片
金属网破坏形式
菱形网的试验结果
经纬网的试验结果
钢筋网的试验结果
菱形网动载试验结果
经纬网动载试验结果
钢筋网试验结果
文中表格
实验方案及结果
付玉凯,孙志勇,鞠文君. 冲击地压巷道锚杆支护金属网静载和动载力学性能试验研究[J]. 煤炭学 ,2019,44(7):2020-2029.
FU Yukai,SUN Zhiyong,JU Wenjun. Experimental study on static and dynamic mechanical properties of bolting wire mesh in rock burst roadway[J]. Journal of China Coal Society,2019,44(7):2020-2029.
审 核：常琛
End
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