O型棚支护抵抗冲击地压等级计算方法

徐连满¹，潘威翰¹，潘一山¹，吕祥锋²，秦志娇¹，肖永惠³

1. 辽宁大学环境学院2. 北京科技大学土木与资源工程学院3. 辽宁大学物理学院

摘 要：O型棚支护具有良好的护表性,常被用于冲击地压巷道控制围岩破碎区的变形与破坏,但O型棚支护参数设计主要依靠经验法,缺乏相应的理论依据和科学计算方法。基于O型棚支护的工作原理,得到O型棚支护特性曲线及最大支护阻力,发现O型棚支护的最大支护阻力与U型钢的型号及壁后填充参数密切相关;通过理论分析冲击应力波在煤岩介质中传播规律,发现冲击地压对巷道支护的作用力大小主要取决于巷道附近围岩质点最大加速度,由此提出一种评价冲击地压等级的新指标——冲击地压破坏系数K_g,用于冲击地压巷道O型棚支护参数设计;利用多层结构法计算得到围岩冲击载荷与O型棚支护阻力的关系以及震动能量与冲击地压破坏系数关系,进而得到O型棚支护可抵抗冲击地压等级计算公式,并发现O型棚支护抵抗冲击地压等级大小主要受冲击地压能量大小、冲击源距巷道距离、围岩煤岩介质力学性质等因素影响。根据抚顺老虎台矿冲击地压特征及发生规律,优化了冲击地压巷道O型棚支护参数,通过现场应用效果对比发现,优化设计参数后的O型棚支护抵抗冲击地压等级明显提高,并成功抵抗住多次冲击事件,避免了支架塑性变形与破坏,说明了O型棚支护抵抗冲击地压等级计算方法具有较好的可信度。通过计算发现,普通36U型钢O型棚支护最大可抵抗中等冲击的冲击地压,因此对具有强烈冲击危险的巷道,还需增加液压支架进行补偿支护,提高巷道支护抗冲击能力。

关键词：O型棚;冲击地压;等级;破坏系数;计算方法;