高冲击韧性锚杆吸能减冲原理及应用研究

付玉凯^1,2,3，鞠文君^1,2,3，吴拥政^1,2,3，何杰^1,2,3，焦建康^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

摘 要：为解决深部冲击地压巷道围岩冲击破坏难题,分析了冲击载荷下冲击地压巷道围岩破坏特征,揭示出冲击地压对支护结构破坏的本质是冲击载荷劣化锚杆杆体力学性能、撕裂护表金属网及降低锚固系统锚固性能。针对冲击地压巷道围岩失稳破坏机理,研发了600 MPa级高冲击韧性强力锚杆,高冲击韧性锚杆破断强度达到850 MPa,吸能能力和瞬时延伸率分别是普通锚杆的1.32倍和1.33倍。高韧性锚杆通过提高支护系统的强度、吸能特性使支护结构与围岩协调变形吸能减冲,大幅度提高支护系统抗冲击性能,通过支护系统吸收冲击地压释放的能量,降低剩余能量对巷道围岩的破坏效应。研究成果在义马矿区常村矿进行了井下试验,高冲击韧性锚杆支护系统经受多次大能量冲击载荷后,锚杆和锚索受力呈现锯齿状波动特征,支护结构有效控制了冲击地压巷道的变形破坏。

关键词：高冲击韧性锚杆;冲击地压;巷道支护;吸能减冲原理;