吸能让位防冲支护结构与围岩协同作用体系研究*

许海亮,郭 旭,宋义敏,宋嘉祺,2,安 栋

(1.北方工业大学 土木工程学院，北京 100144；2.中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院，北京100083)

0 引言

近年来，我国浅层煤炭资源已逐渐枯竭，煤炭开采形式逐渐转向深部开采[1]。随开采深度不断增大，地层条件复杂，冲击地压引发严重事故[2-3]。通过对我国2 500余次破坏性冲击地压进行研究发现，90%以上的冲击地压发生在巷道内[4-5]，冲击地压发生时瞬间释放大量能量，导致围岩突发性破坏失稳，造成人员伤亡。吸能让位防冲支护技术可有效保护人员和设备安全，已成为巷道冲击地压防灾减灾主要研究内容。

国内外专家针对提高巷道稳定性开展大量研究后发现，通过对巷道进行支护可以提高冲击地压发生时的临界应力[6]，部分存在冲击地压灾害的矿井开始对巷道进行高强度支护，如单体液压柱、门式液压支架等[7-9]。强支护设备在一定程度上降低冲击地压发生概率，降低对巷道的破坏，但针对部分冲击能量较大的地压灾害仍无法避免。潘一山等[10]通过分析冲击地压巷道破坏原理和机理，建立围岩-吸能材料-钢支架冲击吸能耦合支护模型，验证吸能耦合支护在巷道支护中的有效性；文献[11-12]基于巷道围岩-支护系统的静力学与动力学理论，提出防冲支护设计6项原则，研制具有吸能让位功能的巷道防冲液压支架，现场应用取得较好防冲效果；文献[13-14]提出1种符合6项原则的折纹薄壁构件作为吸能让位液压支架的核心吸能装置，并对其力学性能进行研究。……