锚杆侧向冲击载荷下动力响应及抗冲击机理

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

1. 煤炭科学研究总院开采研究分院2. 天地科技股份有限公司开采设计事业部3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

摘 要：为了研究冲击载荷作用下锚杆的动态力学性能,测试了5种不同材质的锚杆杆体力学参数。采用自由落锤冲击实验装置对不同锚杆进行了侧向抗冲击性能实验,分析了侧向冲击载荷下锚杆的动力响应。进行了5种不同冲击高度的侧向抗冲击实验,得到不同冲击高度下不同锚杆的冲击动态响应曲线,锚杆表面轴向的应变时程曲线,冲击作用点的力-位移时程曲线。研究发现,在相同冲击能量下,锚杆冲击吸收功越高冲击峰值载荷越小,冲击作用时间随着冲击高度增大逐渐减小;冲击吸收功越高,锚杆应变峰值及残余应变越大;不同锚杆冲击力峰值和最大位移明显不同,峰值强度和最大位移越大,破断能越大。对锚杆抗冲击机理进行了研究,发现控制材质中有益及有害元素含量,可提高锚杆的抗冲击性能。测试了断口组织和金相组织,得到锚杆冲击吸收功越高,晶粒度级别越高的结论。

关键词：巷道;冲击地压;锚杆支护;冲击载荷;冲击韧性;