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創新點
（1）透過不同加錨岩石衝擊破壞實驗，從時空角度闡釋了動載應力波作用下錨固岩石的損傷破壞演化過程，並將其劃分為“協同變形階段”、“不協同變形階段”和“失效階段”。
（2）結合錨杆與岩石動態應變演化特徵及錨固介面滑移破壞形態，揭示了加錨岩石在特定時段內抵抗衝擊動載發揮的效用，提出了抗衝時效的概念。
衝擊動載作用下加錨巖體抗衝時效試驗研究
作者：邱鵬奇1,2，寧建國1,2，王俊1,2，楊尚1,2，胡善超1,2，譚雲亮1,2,3，韋欣4，閆順尚4
單位：1.山東科技大學 礦山災害預防控制省部共建國家重點實驗室培育基地；2.山東科技大學 能源與礦業工程學院；3.山東科技大學 礦業工程國家級實驗教學示範中心；4.山東省煤田地質局第五勘探隊
背 景
時效是指作用物體在一定時期內能夠產生的效用，該效用可使作用物體在特定時期內保持一定屬性而不受外界環境的干擾。錨杆支護是維護煤礦巷道及硐室圍巖穩定常用的方法之一。深部巷道錨固圍巖在高應力、強擾動環境下易發生變形失穩，其失穩破壞過程實質上是錨杆錨固效用喪失，錨固巖體從連續到非連續，從彈塑性小變形到結構性大變形的過程。儘管該過程中動載應力波作用於錨固圍巖的時間極短，但在一定時間內錨固圍巖仍然發揮了抵抗動載衝擊的效用，本文稱之為抗衝時效（英文簡稱：EPRD）。深入研究衝擊動載作用下錨固圍巖的時效作用對於更好的理解和控制受動載影響的深部巷道圍巖穩定以及保證煤礦安全生產具有重要意義。
目前，已有不少研究人員對沖擊動載作用下錨杆錨固介面的剪下破壞進行了研究，但對動載作用時錨杆的有效作用時長鮮有深入分析。動載應力波的傳遞是與時間相關的波函式，其作用於錨固圍巖需要一個時間過程。在這個過程當中，錨固圍巖是在哪個時段中有效抵抗動載應力波，又是如何降低動載應力波對圍巖變形的影響，目前尚鮮有人做出解釋。
摘 要
衝擊動載作用下巷道圍巖錨固承載結構的破壞是深部煤炭資源開採的突出問題，深入研究動載作用下錨固圍巖的抗衝機制具有重要意義。採用分離式霍普金森壓桿研究了衝擊動載作用下無錨、端錨、全錨和全錨＋柔性錨杆4種錨固岩石試件的衝擊破壞響應，獲得了不同錨固岩石動態應力應變曲線，分析了錨固方式對加錨岩石試件動態裂紋擴充套件發育的影響，透過對比錨固岩石衝擊破壞過程中錨杆與岩石的動態應變演化特徵，結合錨固介面滑移破壞形態，提出了錨固岩石抗衝時效的概念，並以錨杆與巖體兩者協同變形為原則提出衝擊動載作用下保障錨固圍巖穩定的合理建議。研究結果表明：
①衝擊動載作用下錨固岩石應力應變曲線呈“閉口型”，錨固岩石動態強度與應變峰值的排序為：無錨岩石＜端錨岩石＜全錨岩石＜全錨＋柔性錨杆岩石。
②衝擊動載作用下錨杆與岩石之間的變形可分為“協同變形階段”、“不協同變形階段”和“失效階段”，其中錨固岩石在前兩個階段抵抗動載衝擊的作用為“抗衝時效”。
③錨固岩石抗衝時效與岩石/錨固劑和錨固劑/錨杆之間不協同變形直接相關，提高岩石、錨固劑和錨杆的抗滑移特性及協調變形能力可有效延長錨固岩石抗衝時效的時長，降低衝擊動載對錨固圍巖支護結構的影響。研究成果對深部巷道錨固支護工程具有一定的理論指導和借鑑意義。
圖 片
加錨岩石模型選取
試件製備
錨杆及岩石環嚮應變監測佈置
SHPB動載衝擊試驗系統
分離式霍普金森壓桿試驗系統示意
不同錨固岩石試件的應力應變曲線
不同加錨試件最大主應變雲圖
錨固試件錨杆與試件徑向應變特徵（選取試件ＷＭ-２，ＤＭ-３，ＱＭ-２ 和ＢＭ-１進行分析）
不同錨固方式下錨杆-巖體“協同變形階段”和“不協同變形階段”時間特徵
不同錨固岩石試件受衝擊破壞特徵
試件BM-2 和BM-3破壞特徵
錨固介面破壞特徵示意
第一作者簡介
邱鵬奇，男，1992年10月生，山西平遙人，博士。作為核心成員參加國家重點研發計劃、國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東省重點研發計劃及企業委託橫向課題20餘項；授權發明/實用新型專利30餘項，發表高水平學術期刊論文20餘篇，其中以第一或通訊作者在國內外優秀SCI/EI期刊發表論文10餘篇，擔任多個國際SCI期刊審稿人，獲得中國岩石力學與工程學會、中國煤炭工業協會等省部級科技進步獎4項，獲得博士研究生國家獎學金、山東科技大學研究生“十大科技精英”等稱號。
研究方向
巷道圍巖控制、衝擊地壓防治、岩石動力學
主要成果
致力於動載作用下煤礦巷道圍巖控制方面的研究，結合錨杆與岩石動態應變演化特徵及錨固介面滑移破壞形態提出了加錨岩石抗衝時效，擅長採用數值模擬的方法研究深部巷道錨固圍巖由局域破壞到整體衝擊失穩的動態演化過程，明確了巷道錨固圍巖有效抵抗動載的時空範圍。
通訊作者簡介
寧建國，男，1975年3月生，博士（後），教授，博士生導師，現為山東科技大學能源與礦業工程學院採礦工程系主任，中國岩石力學與工程學會理事、山東岩石力學與工程學會常務理事、中國煤炭學會理事。獲“山東煤炭學會突出貢獻工程師”、“青島西海岸新區拔尖人才”等稱號。近年來，主持省部級以上課題10餘項。獲得國家科技進步二等獎1項，省部級科學技術獎10餘項，發表學術論文60餘篇，授權專利50餘項。
研究方向
礦井衝擊地壓監測與防治、深部巷道圍巖穩定性控制
主要成果
致力於礦井衝擊地壓監測與防治、深部巷道圍巖穩定性控制方面的研究，在深部巷道衝擊地壓防治方面，提出“卸（大直徑鑽孔、定向水力切割等）-錨（錨固結構）”協同防衝機理及技術；在沿空巷道圍巖支護方面，提出沿空巷道支護系統協調變形、共同承載原理及設計方法。研究成果在山東、山西、內蒙古、新疆等礦區應用，多項研究成果達到國際領先水平。
來源：
邱鵬奇，寧建國，王俊，等. 衝擊動載作用下加錨巖體抗衝時效試驗研究[J]． 煤炭學報，2021,46(11)：3433－3444．
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