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針對錨桿支護系統(tǒng)受到?jīng)_擊載荷作用時，圍巖與托板間作用力瞬間增加，造成托板過載彎折、撕裂及接觸區(qū)域圍巖破裂、塌落等問題，采用實驗室試驗的方法，搭建了托板與緩沖墊層組合試樣靜、動載測試試驗臺，分別測試了5種組合結(jié)構(gòu)托板的靜、動載力學性能，獲取了組合結(jié)構(gòu)的靜載力-位移曲線、沖擊力時程曲線及應變時程曲線。

研究了不同沖擊載荷下組合結(jié)構(gòu)的力學響應規(guī)律，分析了緩沖墊層材質(zhì)、厚度對組合結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響。試驗結(jié)果表明：靜載作用下緩沖墊層對托板變形形態(tài)有一定影響，剛度高的緩沖墊層會增加托板的變形量，但也會降低組合結(jié)構(gòu)的峰值載荷；墊層厚度主要影響組合結(jié)構(gòu)的變形能力，對承載力影響不大。不同沖擊能量下托板的沖擊力峰值基本相同，托板在較低的沖擊能量下已達到峰值承載力，動載峰值承載力與靜載最大承載力基本相同。

不同沖擊能量下托板變形明顯不同，托板對角線上部的變形相對較小，中線上部的變形相對較大；緩沖墊層能降低組合結(jié)構(gòu)的沖擊力峰值，與未使用緩沖墊層相比，采用松木、橡膠墊層、廢舊皮帶及泡沫鋁緩沖墊層時，組合結(jié)構(gòu)沖擊力峰值分別降低21.45%、17.55%、25.40%和2.80%，沖擊力作用時間分別增加了41.94%、24.52%、47.74%和65.16%，緩沖墊層可降低沖擊力峰值，延長沖擊作用時間，有效吸收沖擊能量；墊層厚度對試樣沖擊力和應變影響較大，墊層厚度越大，吸收的沖擊能量越多，沖擊力峰值越小，沖擊力作用時間越長，墊層緩沖性能越好，合適的墊層材料和厚度能有效降低沖擊載荷對托板結(jié)構(gòu)的破壞效應。

總體來看，與單獨使用托板相比，4種緩沖墊層均能實現(xiàn)吸能減沖，不同緩沖組合結(jié)構(gòu)的墊層對抗沖擊性能影響不同，緩沖墊層吸能效果從優(yōu)到劣分別為泡沫鋁、松木、廢舊皮帶及橡膠墊。

吳擁政，博士，研究員，博士生導師，中國煤炭科工集團首席科學家，中煤科工開采研究院有限公司副總經(jīng)理。中國煤炭學會理事，中國巖石力學與工程學會理事，中國巖石力學與工程學會軟巖工程與深部災害控制分會副理事長，中國煤炭學會青年工作委員會副主任，中國煤炭工業(yè)協(xié)會煤礦支護專業(yè)委員會副秘書長。入選國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，科技部“中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”，國家百千萬人才工程，國家有突出貢獻中青年專家，享受國務院政府特殊津貼。一直從事煤礦巷道圍巖控制的研究和開發(fā)工作，主持和參與國家自然科學基金、863計劃、重點研發(fā)計劃、科技支撐計劃、油氣重大專項、國際科技合作及煤炭企業(yè)在內(nèi)的項目40余項。研究成果獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項，國家科技進步二等獎1項，省部級科技進步一等獎11項；發(fā)表論文80余篇（SCI/EI收錄40余篇），授權(quán)發(fā)明專利30余件，編寫國家及行業(yè)標準14項。

研究方向

巷道圍巖控制

主要成果

一直從事煤礦巷道圍巖控制的研究和開發(fā)工作，取得多項研究成果。發(fā)明了煤礦井下地質(zhì)力學原位快速測試方法及裝備，獲得了大量實測數(shù)據(jù)，為礦井設(shè)計及巷道支護提供了基礎(chǔ)參數(shù)；開發(fā)出煤礦巷道高預應力錨桿支護成套技術(shù)；開發(fā)了小孔徑定向水力壓裂堅硬頂板控制技術(shù)與裝備；提出了深部沖擊地壓巷道“支護-卸壓-防護”協(xié)同防控原理及技術(shù)，開發(fā)出高沖擊韌性的錨桿(索)支護材料及構(gòu)件，發(fā)明了錨桿動靜載力學性能綜合測試系統(tǒng)，提出沖擊地壓巷道錨桿支護原則及材料選擇原則，集成了煤礦巷道抗沖擊預應力支護成套技術(shù)體系。

吳擁政，付玉凱，褚曉威，等． 錨桿托板與緩沖墊層組合結(jié)構(gòu)靜、動載力學性能試驗研究[J]． 煤炭學報，2022，47（2）:662-671．