吸能锚杆索：耦合振动与防冲机理提升冲击危险巷道支护效果

本文主要探讨了"吸能防冲锚杆索-围岩耦合振动特征与防冲机理"这一主题，针对冲击危险巷道的防冲支护问题，提出了一种创新性的解决方案。该方案的核心是研发了一种特殊的锚杆索系统，包括内置六角管衬里的吸能套筒、端部设有摩擦圆柱的螺纹钢锚杆、钢绞线锚索以及锚杆尾部的吸能装置。这些组件共同构成了吸能锚杆索，旨在增强巷道在遭受冲击载荷时的稳定性。 作者通过对吸能套筒功能的简化处理，将其视为锚杆底部并联的弹簧与阻尼器，构建了一个三维轴对称力学模型，来研究其在冲击载荷作用下的工作原理。他们特别关注了黏性阻尼围岩中的耦合振动情况，通过解析研究锚杆顶部的动力响应，得到了锚杆顶部位移阻抗函数的解析表达。研究结果显示，在相同的冲击频率下，锚杆顶部的位移振荡幅度会随围岩黏性阻尼、围岩强度、锚固长度以及锚杆底部阻尼的增大而降低。这意味着这些参数的优化可以有效减少冲击能量的传递和巷道的动态响应。 吸能锚杆索的优势在于多方面的能量吸收机制：吸能套筒能吸收部分冲击能量；后注浆的全长锚固提高了支护系统抵抗纵向变形的能力；尾部吸能装置则能够削弱冲击波的发射拉伸作用。这些特性使得吸能锚杆索在实际应用中表现出显著的防冲效果，提高了巷道的安全性。 此外，文章还进一步阐述了吸能锚杆索支护系统的"缓冲-抗震-消波"防冲机理。这个机制意味着吸能锚杆索不仅起到缓冲冲击的作用，还能通过自身的结构设计有效地分散和消耗冲击力，从而降低巷道受到的震动和破坏风险，实现了从源头上预防冲击地压灾害的发生。这一研究成果对于提升煤矿巷道安全性和减小冲击地压灾害具有重要的理论和实践意义。