CN108571336B - 一种适于深部开采巷道的吸能垫板 - Google Patents
一种适于深部开采巷道的吸能垫板 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108571336B CN108571336B CN201810588371.4A CN201810588371A CN108571336B CN 108571336 B CN108571336 B CN 108571336B CN 201810588371 A CN201810588371 A CN 201810588371A CN 108571336 B CN108571336 B CN 108571336B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy
- plate
- absorbing
- sinusoidal
- cushion block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 6
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/0086—Bearing plates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
本发明提出一种适于深部开采巷道的吸能垫板，属于矿井支护技术领域。吸能垫板由砂浆粘结层、正弦吸能板、盖板、球型垫片、减摩垫片、复合垫块组成。正弦吸能板横截面整体成正弦波形，设有锚杆及锚索通孔，并在波峰处压制数个球形凹槽形成双峰。盖板为带肋平底型，板肋的方向与吸能板波形方向正交。复合垫块为钢板和橡胶相间的空心圆柱体。在岩爆等冲击作用下，正弦吸能板和复合垫块发生塑性变形，吸收冲击能量，保护垫板自身、螺母和锚杆杆体的完整性。
Description
技术领域
本发明提出一种一种适于深部开采巷道的吸能垫板，属于矿井支护技术领域。
背景技术
经济高速持续发展与国家安全战略离不开矿产资源的开发，随着资源需求量的增加，以及浅部资源的不断消耗，地下矿山陆续转入深部开采。深部开采工程岩体处于高应力、高岩温、高渗透水压力和开采扰动（即“三高一扰动”）的复杂地质与力学环境下，致灾机理复杂，岩爆等动力冲击灾害频发、突发。
岩爆是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。因而岩爆等动力冲击灾害的防治方法主要从岩爆发生前提前释放能量和岩爆发生时吸收能量两个方向进行考虑，本专利主要针对后者。由于岩爆等动力灾害发生时会突然释放大量的能量，并产生巨大的动力冲击荷载，即使强度很高的刚性支撑也很容易随巷道围岩一同发生破坏，因此，吸能支护体系孕育而生。目前，在吸能支护体系中，对吸能锚杆研究较多，然而冲击能量由垫板、锚具、最后传递至锚杆，前两者的破坏也会对支护效果产生影响。
垫板的作用主要有两方面，一是在螺母压紧后，给锚杆提供预应力，并使预应力扩散到周围岩体中；二是将岩体变形荷载传递到杆体上。垫板与围岩的关系可用温克勒地基描述，其本身失效，以及垫板与巷道表面接触处的围岩松散脱落，导致托板与表面不紧贴，均会使锚杆失去支护作用。垫板常见的破坏形态有：过大压力下开裂破坏；中部被拉入岩体，导致周边翘起而支护失效；偏压作用下一侧翘起；垫板与杆体脱离。
发明内容
本发明针对深部硬岩巷道在岩爆等动力冲击荷载作用下，能量突然释放产生的冲击荷载，提供一种适于深部开采巷道的吸能垫板。吸能垫板由砂浆粘结层、正弦吸能板、盖板、球型垫片、减摩垫片、复合垫块组成，
1）在新开挖的区段完成挂网并完成钻孔后，在吸能垫板覆盖区域抹一定厚度的砂浆作为砂浆粘结层，并留出锚杆孔口；
2）在砂浆初凝前将正弦吸能板贴于砂浆上，压实；正弦吸能板横截面整体成正弦波形，设有锚杆通孔，可与一至多个锚杆相连；在正弦吸能板波峰处压制数个球形凹槽形成双峰，用以调节其屈服点；正弦吸能板在冲击荷载作用下可沿厚度方向发生压缩变形，从而起到一定的缓冲吸能作用，而球形凹槽可以促进吸能板变形以提高组合结构的吸能效果，降低锚杆、锚具受到的冲击；
3）盖板位于正弦吸能板上，为带肋平底型，长宽与正弦吸能板宽度相同；盖板肋方向与正弦吸能板波形方向正交；
4）在安装完球型垫片后，将复合垫块安于其上，最后安装减摩垫片和螺母；复合垫块是由多层低碳钢板卷制而成的空心圆柱体，钢板间由橡胶胶结，具有较好的变形能力，起到吸收冲击能量的作用；
5）通过正弦吸能板和复合垫块的塑性变形，吸收岩爆动力灾害产生的冲击能量，保护自身以及螺母、杆体的完整。
进一步地，步骤1）所述砂浆粘结层的厚度为5~20mm。
进一步地，步骤2）所述正弦吸能板宽150~250mm，长不小于宽，波长50~150mm，振幅为波长的1/4~1/3。
进一步地，步骤2）所述球形凹槽的球心角不大于π/2，直径不大于正弦波波长的1/10，以避免过度削弱截面。
进一步地，步骤3）所述盖板肋（5）宽10mm，冲压制成，间距20~40mm。
进一步地，步骤4）所述复合垫块高度为壁厚的1~2倍，钢板厚度不超过0.5mm，橡胶层厚度不超过钢板厚度。
本发明的正弦吸能板在正常工作状态和轻微震动下，拱角受砂浆粘结作用固定，形成稳定的承载拱。在较大冲击作用下，砂浆破坏，拱角可以在克服砂浆层提供的摩擦后发生滑移，同时预制的球形凹槽部位可以发生弯曲破坏。上述变形使正弦吸能板沿厚度方向发生塑形大变形，吸收岩爆释放的冲击能量，达到保护锚具、锚杆的目的。
本发明的复合垫块为钢板与橡胶交替的多层复合结构，其强度较钢材没有明显削弱，而刚度、弹性变形范围介于钢材和橡胶之间。该结构可以在正常工作状态和较小震动下保持弹性而在较大冲击下发生塑形变形，消耗冲击能量达到保护螺母、杆体的效果。
本发明的工作机理为，在岩爆等冲击荷载作用下，正弦吸能板和复合垫块发生塑性变形，吸收能量，保护垫板自身以及螺母和锚杆杆体的完整。
附图说明
图1为本发明吸能板的俯视图；
图2为本发明吸能板的剖面图；
图3为本发明盖板俯视图；
图4为本发明盖板侧视图；
图5本发明复合垫块局部剖面图；
图6为本发明装配图；
其中：1—正弦吸能板；2—锚杆通孔；3—球形凹槽；4—盖板；5—盖板肋；6—复合垫块；7—钢板；8—橡胶；9—砂浆粘结层；10—锚杆；11—球型垫片；12—减摩垫片；13—螺母。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施方案进行详细描述。
吸能垫板由砂浆粘结层9、正弦吸能板1、盖板4、球型垫片11、减摩垫片12、复合垫块6组成。锚杆选取直径25mm螺纹锚杆，防止杆体螺纹段和正常段交界处在冲击下断裂。在新开挖的巷道区段完成挂网和锚杆钻孔后，在垫板覆盖区域抹250mm×250mm×10mm的砂浆作为砂浆粘结层9，并留出锚杆孔口。在砂浆初凝前将正弦吸能板1贴于砂浆上。正弦吸能板横截面整体成正弦波形，设有锚杆通孔2，宽250mm，长向连接三个锚杆，正弦波波长125mm，波幅40mm。在钢带波峰处压制数个球形凹槽3，球形凹槽的球心角90°，半径5mm。
将锚杆10穿过预留的锚杆通孔2进行锚固，然后将盖板4从锚杆尾部穿过，盖于正弦吸能板1上。盖板4为带肋平底型，长宽均为250mm。盖板肋5宽10mm，高4mm，冲压制成，间距40mm，方向与吸能板波形方向正交。
安装球型垫片11，然后安装复合垫块6。复合垫块6为0.4mm低碳钢板7以及0.2mm橡胶8相间的空心圆柱体。圆柱体外径20mm，内径12mm，壁厚8mm，高15mm。最后安装减摩垫片12，并上紧螺母13。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种适于深部开采巷道的吸能垫板，其特征在于：吸能垫板由砂浆粘结层、正弦吸能板、盖板、球型垫片、减摩垫片、复合垫块组成，
1）在新开挖的区段完成挂网并完成钻孔后，在吸能垫板覆盖区域抹一定厚度的砂浆作为砂浆粘结层（9），并留出锚杆孔口；
2）在砂浆初凝前将正弦吸能板（1）贴于砂浆上，压实；正弦吸能板横截面整体成正弦波形，设有锚杆通孔（2），可与一至多个锚杆相连；在正弦吸能板波峰处压制数个球形凹槽（3）形成双峰，用以调节其屈服点；正弦吸能板在冲击荷载作用下可沿厚度方向发生压缩变形，从而起到一定的缓冲吸能作用，而球型凹槽可以促进吸能板变形以提高组合结构的吸能效果，降低锚杆、锚具受到的冲击；
3）盖板（4）位于正弦吸能板上，为带肋平底型，盖板长度、宽度均与正弦吸能板宽度相同；盖板肋（5）方向与正弦吸能板波形方向正交；
4）在安装完球型垫片（11）后，将复合垫块（6）安于其上，最后安装减摩垫片（12）和螺母（13）；复合垫块是由多层低碳钢板（7）卷制而成的空心圆柱体，钢板间由橡胶（8）胶结，具有较好的变形能力，起到吸收冲击能量的作用；
5）通过正弦吸能板（1）和复合垫块（6）的塑性变形，吸收岩爆动力灾害产生的冲击能量，保护吸能垫板自身以及螺母、锚杆杆体的完整。
2.如权利要求1所述一种适于深部开采巷道的吸能垫板，其特征在于：步骤1）所述砂浆粘结层（9）的厚度为5~20mm。
3.如权利要求1所述一种适于深部开采巷道的吸能垫板，其特征在于：步骤2）所述正弦吸能板宽150~250mm，长不小于宽；波长50~150mm，振幅为波长的1/4~1/3。
4.如权利要求1所述一种适于深部开采巷道的吸能垫板，其特征在于：步骤2）所述球形凹槽的球心角不大于π/2，直径不大于正弦波波长的1/10，以避免过度削弱截面。
5.如权利要求1所述一种适于深部开采巷道的吸能垫板，其特征在于：步骤3）所述盖板肋（5）宽10mm，冲压制成，间距20~40mm。
6.如权利要求1所述一种适于深部开采巷道的吸能垫板，其特征在于：步骤4）所述复合垫块高度为壁厚的1~2倍，钢板厚度不超过0.5mm，橡胶层厚度不超过钢板厚度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810588371.4A CN108571336B (zh) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 一种适于深部开采巷道的吸能垫板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810588371.4A CN108571336B (zh) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 一种适于深部开采巷道的吸能垫板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108571336A CN108571336A (zh) | 2018-09-25 |
| CN108571336B true CN108571336B (zh) | 2023-07-25 |
Family
ID=63573207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810588371.4A Active CN108571336B (zh) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 一种适于深部开采巷道的吸能垫板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108571336B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3100213A1 (de) * | 1981-01-07 | 1982-08-05 | Müller u. Borggräfe KG, 5820 Gevelsberg | "streckenausbau fuer den berg- und tunnelbau" |
| CN202325584U (zh) * | 2011-11-29 | 2012-07-11 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种缓冲耗能锚杆托盘 |
| CN102561202A (zh) * | 2012-02-15 | 2012-07-11 | 中南大学 | 预压预应力桥梁的施工方法 |
| WO2016008206A1 (zh) * | 2014-07-12 | 2016-01-21 | 朱林学 | 一种单向收缩的吸能支架 |
| CN106523003A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-22 | 北京科技大学 | 一种适于深部开采巷道的刚柔耦合吸能支护技术 |
| CN107034916A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-08-11 | 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 | 玻璃纤维复合增强塑料预制装配结构 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101858225B (zh) * | 2010-06-10 | 2011-10-12 | 北京中矿深远能源环境科学研究院 | 恒阻大变形锚杆 |
| BR112015011133A2 (pt) * | 2012-11-19 | 2017-07-11 | Safe Patentverwaltungs Und Verwertungs Gmbh | elemento fixador para a fixação de pontos de encosto e/ou de cargas em perfis metálicos |
| EP2848825A1 (de) * | 2013-09-16 | 2015-03-18 | HILTI Aktiengesellschaft | Spreizanker |
-
2018
- 2018-06-08 CN CN201810588371.4A patent/CN108571336B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3100213A1 (de) * | 1981-01-07 | 1982-08-05 | Müller u. Borggräfe KG, 5820 Gevelsberg | "streckenausbau fuer den berg- und tunnelbau" |
| CN202325584U (zh) * | 2011-11-29 | 2012-07-11 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种缓冲耗能锚杆托盘 |
| CN102561202A (zh) * | 2012-02-15 | 2012-07-11 | 中南大学 | 预压预应力桥梁的施工方法 |
| WO2016008206A1 (zh) * | 2014-07-12 | 2016-01-21 | 朱林学 | 一种单向收缩的吸能支架 |
| CN106523003A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-22 | 北京科技大学 | 一种适于深部开采巷道的刚柔耦合吸能支护技术 |
| CN107034916A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-08-11 | 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 | 玻璃纤维复合增强塑料预制装配结构 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 煤矿巷道掘进支护技术的研究与应用;王辉;企业导报;第84、96页 * |
| 高冲击韧性锚杆吸能减冲原理及应用;付玉凯;中国优秀博士学位论文全文数据库（工程科技Ⅰ辑）;第1-146页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108571336A (zh) | 2018-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10605078B2 (en) | Energy-absorbing rockbolt | |
| CN111456779B (zh) | 一种抗冲击吸能让压锚索锚固装置及其方法 | |
| CN108868856B (zh) | 抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件的吸能锚固方法 | |
| CN107939427B (zh) | 一种吸能-抗震锚杆 | |
| CN202325584U (zh) | 一种缓冲耗能锚杆托盘 | |
| CN109653775B (zh) | 一种可实现三维让压的缓冲支架及支护方法 | |
| CN107988893A (zh) | 一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构 | |
| CN105736023A (zh) | 一种大变形吸能锚杆 | |
| CN111042127B (zh) | 一种耗能自恢复压力型锚杆的施工方法 | |
| CN106012815B (zh) | 一种公路桥梁减震支座 | |
| CN111853039A (zh) | 一种用于盾构隧道减震的自复位耗能装置 | |
| CN210396775U (zh) | 一种变形自恢复的让压锚杆 | |
| CN108571336B (zh) | 一种适于深部开采巷道的吸能垫板 | |
| CN111852512B (zh) | 一种煤矿巷道底板型冲击地压防治装置及使用方法 | |
| CN110925001B (zh) | 一种防止锚索失效弹射的缓冲保护装置 | |
| CN207609439U (zh) | 一种吸能-抗震锚杆 | |
| CN210036473U (zh) | 一种隧道施工用的爆破减震装置 | |
| CN105113655B (zh) | 预应力黏弹性阻尼墙 | |
| CN103982208A (zh) | 矿用内外翻转式抗让吸能防冲装置 | |
| CN103452570A (zh) | 矿用笼式防冲击地压构件 | |
| CN208934723U (zh) | 一种适于深部开采巷道的吸能垫板 | |
| CN201485987U (zh) | 新型建筑结构防震节点 | |
| CN210797117U (zh) | 钢轨减振垫 | |
| CN107725088B (zh) | 一种抗岩爆和大变形翼式劈裂型吸能锚杆及结构 | |
| CN210049424U (zh) | 一种用于建筑工程的自恢复耗能减震装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |