基于能量原理的厚煤层巷道冲击失稳锚固控制效能分析.pdfVIP

第４６卷第２期煤炭科技Ｖｏｌ．４６Ｎｏ．２

２０２５年４月ＣＯＡＬＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＭＡＧＡＺＩＮＥＡｐｒ．２０２５

文章编号：１００８－３７３１（２０２５）０２－０１０１－１０

基于能量原理的厚煤层巷道冲击失稳

锚固控制效能分析

１，２１，２１，２１，２１，２３

卞永添，王俊，周帅，张帅，胡亚波，孔凯

（１．山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东青岛２６６５９０；２．山东科技大学

能源与矿业工程学院，山东青岛２６６５９０；３．山东能源集团西北矿业有限公司，陕西西安７１００１８）

摘要：锚固支护是冲击地压巷道防冲的重要手段，特别是深井厚煤层动载巷道对巷道锚杆支护系统的

抗冲击能力提出了更高的要求。首先，以陕西某矿４４０２工作面回风巷开采技术及地质条件为背景，依

据能量原理建立了厚煤层巷道锚固围岩冲击失稳结构模型，推演了其灾变失稳能量判据，即认为锚固围

岩冲击失稳后剩余的弹性应变能与诱冲动能之比大于１；其次，利用单因素及全局敏感性分析法，分析了

锚固参数对控制厚煤层巷道冲击失稳启动的定量贡献以及敏感度；最后，提出了深部厚煤层巷道锚固防

控技术策略，并进行工程实践。研究结果表明，围岩静载储能与外界扰动能量的叠加、释放是冲击失稳

的驱动力，但锚固围岩失稳后剩余的弹性应变能释放转化形成的动能是冲击失稳显现的充分条件；定量

分析发现，锚固参数中锚杆（索）数量、直径、强度、长度以及端头锚固等因素对控制巷道冲击失稳有积极

作用，但锚索数量、长度、直径与锚杆直径、数量等因素对其控制效果中属高敏感性因素；锚杆（索）数量、

直径的防冲效能的发挥主要依据锚杆（索）杆体变形与锚固结构破坏耗能，其次为降低围岩静载能量；锚

杆（索）屈服强度、长度、锚固方式、预紧力的防冲效能的发挥主要依据锚杆（索）自由段变形耗能。

关键词：冲击失稳；能量判据；锚固；敏感度

中图分类号：ＴＤ３２４文献标志码：Ａ

Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｉｍｐａｃｔｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｃｈｏｒｉｎｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍ

ｒｏａｄｗａｙｂａｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅ

１，２１，２１，２１，２１，２３

ＢｉａｎＹｏｎｇｔｉａｎ，ＷａｎｇＪｕｎ，ＺｈｏｕＳｈｕａｉ，ＺｈａｎｇＳｈｕａｉ，ＨｕＹａｂｏ，ＳｕｎＫａｉ

（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙＣｕｌｔｉｖａｔｉｏｎＢａｓｅｆｏｒＭｉｎｅＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５９０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ

ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５９０，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｈａｎｄｏｎｇＥｎｅｒｇｙＸｉｂｅｉＭｉｎｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ′ａｎ７１００１８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｃｈｏｒｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅａｎｓｔｏｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｒｏｃｋｂｕｒｓｔｒｏａｄｗａｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｄｅｅｐｗｅｌｌｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍ

ｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｅｄｒｏａｄｗａｙｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｈｉｇｈｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｉｍｐａｃｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｒｏａｄｗａｙａｎｃｈｏｒｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔａｋｉｎｇ