CN102606177A - 一种用于液压支架系统的液压支柱 - Google Patents

一种用于液压支架系统的液压支柱 Download PDF

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本发明公开了一种用于液压支架系统的液压支柱，包括液压单体支柱(7)；其特征在于，还包括吸能过渡段(4)、吸能防冲让位构件(5)和活动柱底(6)；所述吸能防冲让位构件(5)置于所述活动柱底(6)内，所述吸能过渡段(4)的一端套置于所述活动柱底(6)的一端内，所述吸能过渡段(4)的另一端嵌入所述液压单体支柱(7)内。

Description

一种用于液压支架系统的液压支柱
技术领域
本发明涉及液压支柱，尤其是一种用于液压支架系统的液压支柱。
背景技术
冲击地压(也称矿震或岩爆)是煤矿重大灾害之一，是因采矿而诱发的一种巨大弹性能量的瞬间集中释放。冲击地压发生的一瞬间释放的巨大弹性能量，可以严重破坏运输、通风巷道和采煤工作面，造成顶板瞬间下沉和底板瞬间臌起，大面积颠覆生产设备，破坏支架，还可以引起瓦斯涌出，甚至瓦斯爆炸等事故，并造成人员伤亡。据统计，目前我国具有冲击地压的煤矿已经达到一百多家。
目前，国内外防治冲击地压灾害的方法主要分为三种类型：一为区域防范措施，主要有合理开采布局、煤层注水、开采保护层等；二为卸压措施，主要有钻孔卸压、爆破卸压、水力压裂等；三为支护措施，选用高工作阻力的液压支架支护，以加强冲击地压工作面上下顺槽超前支护的安全性。在液压支架系统中，液压支柱是液压支架的主要支撑动力源。图1为传统的液压支架系统中的液压支柱结构示意图，如图1所示。液压支柱包括活柱、缸体和安全阀；活柱置于缸体内，安全阀置于缸体外侧。液压支架系统中使用的液压支柱具有一定的承受静载荷的能力，在载荷超过工作阻力时能够通过支柱安全阀泄液的方式达到支架让位的目的，但即使选用最大流量的安全阀泄液最快也得需要几秒或更长的时间。然而冲击地压发生过程是一个瞬间的动力过程，而现有的液压支柱均不具有承受动载荷的能力。同时，冲击地压为瞬间发生的一种巨大动力现象。根据微震监测数据统计分析，冲击发生的时间仅为0.01～0.1秒。而现有的液压支柱安全阀的泄压时间是以分钟为计量单位，远远达不到防冲让位时间的要求。因此，冲击地压发生时释放的大量冲击能量作用于液压支架系统，往往使液压支柱失效、弯曲、变形，甚至断裂。使液压支架系统严重损坏，由于支护被破坏，从而直接导致巷道变形破坏，冲击地压造成的后果，不仅给井下作业人员带来伤亡的危险，而且巷道恢复工作也十分困难，因此，冲击地压发生后所带来的人员安全事故和经济损失都是非常严重的。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种用于液压支架系统的液压支柱，该设备既保留了现有液压支柱具有刚性支护的优点，又从根本上消除了现有液压支柱不能瞬间让位的缺陷。
为实现上述发明目的，本发明提出一种用于液压支架系统的液压支柱，包括液压单体支柱；其特征在于，还包括吸能过渡段、吸能防冲让位构件和活动柱底；所述吸能防冲让位构件置于所述活动柱底内，所述吸能过渡段的一端套置于所述活动柱底的一端内，所述吸能过渡段的另一端嵌入所述液压单体支柱内。
更优选地，所述液压单体支柱包括活柱、缸体和安全阀；所述活柱置于所述缸体内，所述安全阀置于所述缸体外侧。
更优选地，所述吸能防冲让位构件的中轴线与所述液压单体支柱的中轴线重合。
更优选地，所述吸能防冲让位构件包括多个节，每一节包括多条边和两个多边形，所述多条边均垂直于两个多边形所处的面，并把两个多边形相连，所述多边形包括凸折纹和凹折纹，所述凹折纹和所述凸折纹按照一定的夹角相连。
更优选地，所述吸能防冲让位构件内置有筋板。
本发明的优点在于，在保持现有的液压支柱“刚性支护”优点的同时，使其具有足够的承受静载荷的能力，并在液压支柱结构中设计了高速吸能让位防冲构件，使本发明液压支柱又具备了“柔性支护”的吸能特性，使液压支柱本体同时具有足够的承受冲击载荷和静载荷的应变能力特性，具有高工作阻力和快速吸能让位双重功能。在不发生冲击地压的工况条件下，本液压支柱具有足够的支护强度，能够承受很高的矿山压力；在发生冲击地压的工况条件下，吸能式防冲构件可以快速吸收大量的冲击能量，实现快速吸能让位的防冲功能，从而保护液压支架系统整体不被损坏，可以有效防止巷道围岩被破坏，切实保障井下作业人员的人身安全，大大缩短冲击地压发生后恢复生产的时间。
本技术方案的核心构件是吸能式防冲构件。该构件采用高速吸能让位材料制造。该构件在静载作用下具有足够的强度，在不发生冲击地压时不降低液压支架系统整体的承载能力。一旦发生冲击地压，该构件在冲击载荷作用下可以高速吸能让位，瞬间内吸收大部分冲击能量，从而保护液压支柱及液压支架系统整体不被破坏，为采煤工人创造一个安全可靠的工作环境。
附图说明
图1为传统的液压支架系统中的液压支柱结构示意图；
图2为本发明的一种用于液压支架系统的液压支柱结构示意图；
图3为本发明的一种用于液压支架系统的液压支柱中吸能式防冲构件的主视图；
图4为本发明的一种用于液压支架系统的液压支柱中吸能式防冲构件的展开图。
附图标记：
1、活柱，2、缸体，3、安全阀，4、吸能过渡段，5、吸能防冲让位构件，6、活动柱底，7、液压单体支柱，51、边，52、夹角，53、凸折线，54、凹折线。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图2为本发明的一种用于液压支架系统的液压支柱结构示意图。如图2所示，该防冲让位液压支柱由活柱1、缸体2、安全阀3、吸能过渡段4、吸能防冲让位构件5、活动柱底6组成一个整体。其中，吸能防冲让位构件5置于活动柱底6内，吸能过渡段4的一端套置于活动柱底6的一端内，吸能过渡段4的另一端嵌入液压单体支柱7内。活柱1置于缸体2内，安全阀3置于缸体2外侧。液压单体支柱7设有的吸能防冲让位构件5是不可或缺的一个主要构件。吸能防冲让位构件5可以设置在液压单体支柱7的上部，也可以设置在液压单体支柱7的底部。吸能防冲构件5与液压单体支柱7既可以设计为一个整体，也可以设计为一个与支柱轴线受力一致的组合件。
用于液压支架系统的吸能防冲让位液压支柱装配工艺是：首先将活柱1、缸体2、安全阀3和吸能过渡段4组装为一体，然后将吸能防冲构件5装入活动柱底6内，再将活动柱底6与吸能过渡段4套装在一起，以保证吸能式防冲构件5的轴线与液压支柱的轴线重合，然后将液压支柱的两个端头分别安装于液压支架系统的支撑顶梁柱窝内和支架底座的柱窝内。液压支架系统整体安装完毕，最后将液压支柱注液直至达到对顶板的支护初撑力，使液压支架系统整体与巷道围岩形成稳固的支撑状态。
在开采过程中，当巷道围岩压力低于防冲液压支柱的工作阻力时，防冲液压支柱与液压支架整体处于正常工作状态；当巷道围岩压力超过防冲液压支柱的工作阻力的10％时，安全阀开启，实现静载工况下的让位功能；当冲击地压发生时，吸能防冲构件5被瞬间压溃收缩，同时快速吸收绝大部分冲击能量，由于压溃收缩而实现让位功能，其功能效果是，既可实现防冲击的目的，又可保护液压支架系统不被破坏，从而防止巷道围岩变形破坏，有效保护现场人员的安全。
吸能防冲让位构件5的基本结构是根据薄壁金属管件轴向受压所具有的良好承载能力以及压溃时较高的吸能率这一特性，采用高强度低碳钢板或类似的弹塑性材料，制成有特殊折纹形状的薄壁筒状结构，使其具有更优越的承载与吸能特性。
吸能防冲让位构件5为多边形薄壁筒状结构，其高度方向上有多个节段，图3为本发明提出的一种用于液压支架系统的液压支柱中吸能式防冲构件的主视图，如图3所示。吸能防冲让位构件5包括多个节，每一节包括多条边51和两个多边形，边51垂直于两多边形所处的面，并把两个多边形相连，多边形包括凸折纹53和凹折纹54，凹折纹54和凸折纹53按照一定的夹角52相连；其中，吸能防冲让位构件5的边长、变数、节长、节数和夹角是根据吸能防冲让位构件5轴向受压时的承载能力及压溃时的吸能率利用计算机建模计算得到的。
本发明是用钢板沿凹凸折线按相应的角度折合而成，其展开情况如图4所示，图4为本发明提出的一种用于液压支架系统的液压支柱中吸能式防冲构件的展开图。图中实线部分为凸折线53，虚线部分为凹折线54。选用钢板作为材料，钢板沿凹凸折线按相应的角度折合而成。构件可以由两对称部分合成，也可以由四部分合成。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于液压支架系统的液压支柱，包括液压单体支柱(7)；其特征在于，还包括吸能过渡段(4)、吸能防冲让位构件(5)和活动柱底(6)；所述吸能防冲让位构件(5)置于所述活动柱底(6)内，所述吸能过渡段(4)的一端套置于所述活动柱底(6)的一端内，所述吸能过渡段(4)的另一端嵌入所述液压单体支柱(7)内。
2.根据权利要求1所述的用于液压支架系统的液压支柱，其特征在于，所述液压单体支柱(7)包括活柱(1)、缸体(2)和安全阀(3)；所述活柱(1)置于所述缸体(2)内，所述安全阀(3)置于所述缸体(2)外侧。
3.根据权利要求1或2所述的用于液压支架系统的液压支柱，其特征在于，所述吸能防冲让位构件(5)的中轴线与所述液压单体支柱(7)的中轴线重合。
4.根据权利要求3所述的用于液压支架系统的液压支柱，其特征在于，所述吸能防冲让位构件(5)包括多个节，每一节包括多条边和两个多边形，所述多条边均垂直于两个多边形所处的面，并把两个多边形相连，所述多边形包括凸折纹和凹折纹，所述凹折纹和所述凸折纹按照一定的夹角相连。
5.根据权利要求4所述的用于液压支架系统的液压支柱，其特征在于，所述吸能防冲让位构件(5)内置有筋板。
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