顶板-支护系统准共振诱发冲击地压机制研究

冲击地压的发生机制与防治是煤矿动力灾害研究的重要问题。巷道顶板-支护系统在围岩扰动作用下存在接近共振状态的准共振现象将诱发顶板支护系统的冲击灾害，表现为顶板的位移、速度、加速度3种准共振强响应。依据支护失稳及支护塑性屈曲判别条件，给出支护动载破坏的3个安全系数及相应的危险扰动频率比区间，同时针对顶板支护系统准共振诱发的冲击灾害给出支护阻尼防冲控制分析。结果表明：在外界扰动力幅值低于静载下的支护临界破坏载荷时，顶板-支护系统的准共振现象是导致支护冲击破坏的主要原因；支护破坏的准共振危险扰动频率比区间与顶板支护系统的阻尼比及力幅比有关，随着阻尼比的增加，顶板准共振时的位移、速度及加速度响应幅值均减小，支护阻尼是对3种准共振响应均敏感的控制量；随着顶板支护系统阻尼比的增大或力幅比（外界扰动力幅值与支护静载破坏临界载荷之比）的下降，支护的危险扰动频率比区间范围将缩小甚至消失，同时阻尼比和力幅比取值均较小时，顶板支护系统在3种准共振下的危险扰动频率比取值区间较为接近。该研究将丰富对冲击地压发生机制的认识，同时对支护防冲控制设计具有参考价值。