煤炭科学技术

作者：王书文, 肖永惠, 金峰, 代连朋, 苏士杰, 王爱文, 马平,

关键词：冲击地压, 液压支架, 模态响应, 吸能防冲, 避频,

在冲击地压矿井中，掌握超前液压支架的力学特性及其模态响应特性是巷道超前液压支架选型与优化设计的基础和前提。针对如何提升单元式液压支架吸能防冲性能问题，开展冲击荷载作用下单元式吸能防冲支架响应特性研究。采用非线性有限元分析软件ABAQUS/Explicit显式求解器，建立单元式吸能防冲液压支架数值计算模型，通过数值模拟对吸能防冲支架进行竖向冲击试验，分析吸能防冲支架的力学响应特性与模态响应特性，探究单元式吸能防冲液压支架的吸能特性、固有频率与易变形部件。结果表明：力学响应特性方面，冲击荷载作用下，单元式吸能防冲支架表现出了良好的“让压降阻、减震降幅、吸能止冲”的综合效能；整个冲击过程中，吸能防冲支架共计吸收2.30 MJ的能量，吸能器塑性变形耗能占40%～50%。模态响应特性方面，单元式吸能防冲液压支架整机固有频率为665.37～3 280.5 Hz，频率较高。该吸能支架对近场顶板脆性断裂或煤体压缩失稳等中高频类型冲击地压显现具有良好的避频适应性。由数值模拟计算结果可知，液压支架的2根立柱和立柱护板是最容易发生振动变形的部件。立柱设计时要重点考虑避免第1、2、4、5、6和9阶振动频率处的振动变形，尤其主振型的避频设计；立柱护板设计时要重点考虑避免第1、2和9阶振动频率处的振动变形及其变形趋势。研究结果能够为巷道吸能防冲液压支架的合理选型与后续优化设计提供技术支撑。

来源：2025年第9期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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