CN104594924B - 一种填砂式采矿支柱的使用方法 - Google Patents
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Abstract
它的基本做法是：用砂介质取代传统液压支柱的液体介质，用螺杆施压实现对岩壁或其他支护体的支撑，从而省略液压系统、简化制作和使用工艺，同时，大幅度提高支柱的承载能力；提高支柱承载能力的技术原理是：砂介质有流动性和相当的抗压强度，作为承载介质时，按35°摩擦角计算，其侧压系数即：砂介质中的轴向压力是侧向压力的倍；因此，使用相同规格的支柱钢管，充填砂介质工况的承载能力是充填液体介质工况承载能力的3.69倍。
Description
技术领域
本发明属矿山技术领域
背景技术
地下矿山传统的木支柱正逐步淘汰，代之而起的主要是液压支柱；但液压支柱有三个缺点：一是整套液压系统繁琐复杂，中小矿山使用不方便；二是液压部件要求高精度加工，制作成本高；三是液压支柱的承载能力较小；本发明的目的是：以砂介质取代液体介质，从而省略液压系统、降低制作成本；并根据下述原理大幅度提高支柱的承载能力：液体介质的摩擦角接近为零，介质中的侧向压力等于轴向压力；砂介质在高应力下的摩擦角一般不小于35°，其侧压系数即是：砂介质中的轴向压力是侧向压力的倍；作为承受内压的支柱钢管的承压能力，除材料自身强度外，仅由内部介质的侧向压力决定，而以充填介质为承载体的钢管支柱的承载能力则取决于介质的轴向压力；因此，对于相同规格的介质充填式钢管支柱，充填砂介质工况的承载能力是充填液体介质工况承载能力的3.69倍。
发明内容
填砂支柱的构造：填砂支柱由上托板、下托板、顶座、底座、砂缸、调节柱、承载螺拴、调节螺杆和砂介质共九部分组件构成，分述如下：
上托板组件：由支板1和防滑条3焊接组成，支板带有槽孔2；
下托板组件：与上托板构造相同，尺寸可有差异；
顶座组件：由承载板8、套筒9、补强板10、活塞筒11和挂环板13焊接组成，活塞筒11用厚壁钢管，底端封闭，截面承压能力与支柱适应；
底座组件：由承载板8、套筒9、补强板10、筒座20和耳片21焊接组成，其中的承载板、套筒、补强板三个部件与顶座组件的相应部件基本相同，尺寸略有差异；
砂缸组件：由砂缸管18、上下法兰盘15、砂螺孔16焊接组成，附带砂螺栓17用于封闭砂螺孔16，其中的砂缸管18是承压钢管，与活塞筒11做成固定等长度——约80公分，活塞筒11插入砂缸管18的长度应不小于30公分；砂螺孔16用于补充填砂，适用螺旋送料装置装填；
调节柱组件：由柱管19、上法兰盘15、砂螺孔16和耳片21焊接组成，附带砂螺栓17用于封闭砂螺孔16；其中的柱管19与砂缸管18规格相同，柱管的底端封闭；使用时柱管19与砂缸管18用法兰盘15和普通螺栓连接，柱管19又经耳片21用普通螺栓与筒座20连接；由于活塞筒11与砂缸管18之间有约40公分调节长度，上下承载螺拴有约30公分调节长度，因此，柱管19宜制作作成以60公分为模数的不同长度规格，以适应不同支护高度需求；此处的砂螺孔16用于卸砂，适用螺旋卸料装置；
承载螺栓组件：由承压螺杆5、施压螺母6和调节螺母7组成；承压螺杆5的一端制作有矩形榫头和销孔4，使用时承压螺杆5穿插于套筒9中定位，承压螺杆5的矩形榫头穿插于上托板和下托板的槽孔2中，通过销孔和销钉连接；
调节螺杆组件：由丝杆12和挂环螺栓14组成，丝杆12的一端带有圆孔挂环，挂环螺栓14穿连丝杆12的挂环，铰接于挂环板13的预留孔，即与顶座组件连接为一体；丝杆12的另一端穿插于砂缸组件上法兰盘15中，用螺母调节丝杆12的上升和下降，从而带动顶座组件升降；
砂介质22是用高强度石料磨制的砂子，中细粒级，要求级配好，密实度大；为改善其流动性，可加入少量微粒钢珠。
说明书附图说明：
说明书附图——图1是填砂支柱的构造图，图中标注符号的意义是：
1—支板， 2—槽孔， 3—防滑条， 4—矩形榫头与销孔，
5—承压螺杆， 6—施压螺母， 7—调节螺母， 8—承载板，
9—套筒， 10—加强板， 11—活塞筒， 12—丝杆，
13—挂环板， 14—挂环螺栓， 15—法兰盘， 16—砂螺孔，
17—砂螺栓， 18—砂缸管， 19—柱管， 20—筒座，
21—耳片， 22——砂介质，其余普通螺栓不标注。
实施方法：
填砂支柱的使用方法是：下托板通过承载螺栓与底座连接，调节柱和砂缸利用法兰盘连接，调节柱插入底座并利用耳片连接；装填砂介质，振动使密实；装填至适宜高度后，将活塞筒插入砂缸管中；连接调节螺杆，旋转螺母令顶座下降，对砂介质施加预应力，再振动，增加砂介质密实度；发现装填量不当时，利用砂螺孔补充或卸除部分砂介质；利用承载螺栓将上托板连接于支柱顶部；调节承载螺栓，继续振动砂介质，使上托板和下托板对岩壁压紧；若该填砂支柱用于建筑施工，调节螺杆施加的预应力要与设计承载力适应，承载螺栓仅用于调节高度。
Claims (1)
1.一种填砂式采矿支柱的使用方法，其特征如下：
以砂介质取代液体介质，制造填砂式采矿支柱；支柱的下托板通过承载螺栓与底座连接，调节柱和砂缸利用法兰盘连接，调节柱插入底座并利用耳片连接；装填砂介质，振动使密实；装填至适宜高度后，将活塞筒插入砂缸管中；连接调节螺杆，旋转螺母令顶座下降，对砂介质施加预应力，再振动，增加砂介质密实度；发现装填量不当时，利用砂螺孔补充或卸除部分砂介质；利用承载螺栓将上托板连接于支柱顶部；调节承载螺栓，继续振动砂介质，使上托板和下托板对岩壁压紧。
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