巷道防冲支架吸能构件屈曲吸能可靠性研究

作     者：肖永惠 潘一山 陈建强 刘昆轮 王爱文 代连朋 XIAO Yonghui;PAN Yishan;CHEN Jianqiang;LIU Kunlun;WANG Aiwen;DAI Lianpeng

作者机构：辽宁大学物理学院辽宁沈阳110036 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 神华新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐830027 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 

基　　金：国家自然科学基金-辽宁联合基金重点项目(U1908222) 国家自然科学基金项目(52104087) 辽宁省“兴辽英才计划”项目(XLYC1801010) 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2022年第39卷第2期

页      码：317-327页

摘      要：薄壁预折纹方筒是目前矿井下使用的吸能防冲液压支架的核心吸能构件,其屈曲让位吸能的可靠性对支架的防冲功能具有决定性作用。为探究预折纹方筒实际应用时的可靠性,提出4个指标作为其评价依据,即屈曲临界力、让位阻力降、比吸能和菱形折纹变形数量,并通过室内试验和现场监测研究1∶1的预折纹方筒吸能构件的这4个指标。室内试验得到:预折纹方筒轴向压缩下屈曲临界力达2617 kN,让位阻力降是峰值的47%,比吸能达26.1 kJ/kg,8个菱形预折纹都能够正常折叠变形,4个指标与数值模拟计算结果都非常相近;预折纹方筒受偏心压缩时屈曲临界力达2658 kN,未受偏心压缩影响,但局部的菱形预折纹出现失效和异常变形的情况,让位阻力降达到峰值的60%,比吸能减少为23.6 kJ/kg。从2种试验结果的对比可见,偏心压缩对预折纹方筒屈曲让位吸能产生了明显影响,使其可靠性降低,因此提出设计一套刚性导向装置配合预折纹方筒的使用,以避免偏心压缩的情况出现。现场试验阶段,将预折纹方筒与刚性导向装置组合安装于巷道防冲支架中,在发生的几次大能量巷道冲击事件中,预折纹方筒发挥了快速屈曲让位吸能的作用,累计吸能量达136 kJ,证实了预折纹方筒可以达到较高的可靠性。综上,预折纹方筒在保证轴向压缩下能够实现预期的屈曲让位吸能作用,具有良好的可靠性,可以满足巷道防冲支架的使用需求。

主 题 词：冲击地压 防冲支架 吸能构件 预折纹方筒 屈曲吸能 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.13545/j.cnki.jmse.2021.0495

馆 藏 号：203110489...