CN108708759A - 一种可重复吸能巷道防冲液压支架及其防冲方法 - Google Patents
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Abstract
一种可重复吸能巷道防冲液压支架及其防冲方法，在箱型顶梁中设置有可重复吸能装置，可重复吸能装置具体由内部充满有铅体的筒体和带有阻尼块的滑动杆组成。在巷道支护中，当受到顶板冲击作用时，滑动杆连同阻尼块在筒体内和铅体做相对运动，快速吸收消耗冲击能，减弱顶板对整体支架结构产生的冲击作用，避免支架破坏及整个支护体系的支护失效，且变形吸能之后，可将顶梁上下翻转180°，再组装，进行重复利用。本发明通过上述结构设计和使用方法，提供了一种可重复吸能的防冲液压支架，解决了现有技术中由于吸能装置只能一次吸能而导致的更换不方便、使用成本高且吸能局限性大的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于煤矿支护技术领域和冲击地压灾害防治领域，特别涉及一种顶梁可重复吸能的巷道液压支架及其防冲方法。
背景技术
随着我国煤矿能源需求量的增加和开采强度的不断加大，开挖深度日趋加深，数千米深的矿井越来越多。近几年，大部分矿井进入了深部开采阶段。深部矿井的开采，使深部围岩的力学特性以及现有支护面临严峻挑战，冲击地压发生的频率和强度的增加，造成了大量巷道支护破坏、垮塌及人员伤亡，严重影响了煤矿安全生产。因此，深部工作面回采巷道支护预防冲击地压的问题成为我国深部矿井安全高效开采亟需解决的研究课题。
液压支架由于其纵横向稳定性好、防护性能强、移架速度快、对顶板适应性强等特点，被广泛应用于回采巷道。深部开采易发生冲击地压区域地应力大，巷道变形速度快，要求液压支架既要满足巷道准静态变形时缓慢让位，保证支架压力在可承受范围内，又要满足冲击地压发生造成巷道准动态变形时支架快速让位，吸收冲击载荷对支架的部分压力，确保支架不被破坏。目前液压支架已出现吸能防冲让位液压支架，其利用吸能材料与吸能结构牺牲本省的塑性应变能来实现快速让位，从而吸收冲击能，然而由于冲击地压可能不仅仅会发生一次，可能会出现二次冲击，对于已经牺牲自身结构的吸能材料与吸能结构不能够抵御再次冲击，将已经破坏的吸能材料和吸能结构替换，则出现费时费力费钱的问题，故现有的吸能防冲液压支架均存在局限性。
发明内容
针对以上问题，本发明创造提出了一种可重复吸能巷道防冲液压支架及其防冲方法，在箱型顶梁中设置有可重复吸能装置，可重复吸能装置具体由内部中满有铅体的筒体和带有阻尼块的滑动杆组成，当收到冲击力时，阻尼块和铅体做做相对运动，从而消耗部分冲击力，降低冲击力对本整体结构产生的压力。结束后，可以将，箱型顶梁及内部结构进行180°翻转，从而使吸能装置可以重复利用吸能。本发明通过上述结构和方法，解决了现有技术中由于吸能装置只能一次吸能而导致的更换不方便、使用成本高且吸能局限性大的技术问题。
为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案为：一种可重复吸能巷道防冲液压支架，包括有箱型顶梁，设置在箱型顶梁下部用于支撑的液压支柱，其特征在于：在箱型顶梁内部设有N个可重复吸能装置，每个可重复吸能装置中包括有一个贯穿箱型顶梁上下面的滑动杆；筒体设在箱型顶梁内部且套在滑动杆外，与滑动杆之间形成独立的筒体内空腔，在筒体内空腔中充满铅体，阻尼块固定在滑动杆外侧，并浸入在铅体中，当支架箱型顶梁受到上方冲击作用时，阻尼块在滑动杆的带动下向下方移动，铅体通过阻尼块与筒体内壁之间的间隙向上发生塑性流动并吸收能量；箱型顶梁外部，所有的滑动杆顶面与上挡板连接，所有的滑动杆的底面与下挡板连接。
所述的箱型顶梁两端底部通过柱冒上面的凹槽与柱冒固定连接，柱冒下部设有柱窝，两侧的液压支柱顶部插入柱窝中，销轴穿过柱冒和液压支柱的通孔进行固定，由此形成П型支架结构。
所述的滑动杆与上挡板的连接处设有定位桩和定位槽；定位桩环绕在定位槽外部，滑动杆通过定位槽与上挡板进行位置的固定。
所述的阻尼块套在滑动杆外侧，外壁的直径先增大后减小，外壁为向外凸起的弧形面。
所述的筒体上端外侧面与箱型顶梁的顶梁顶板内侧面相固结，筒体下端外侧面与箱型顶梁的顶梁底板内侧面相固结。
所述的箱型顶梁由顶梁顶板、顶梁侧壁和顶梁底板组成。
所述的筒体由筒体盖、筒体侧壁和筒体底板组成。
一种可重复吸能巷道防冲液压支架的防冲方法，其步骤为：
1)将柱冒从箱型顶梁的两端安装到箱型顶梁的顶梁底板上，并利用柱冒的凹槽与顶梁底板固定连接；
2)将液压支柱上端插入柱冒的柱窝中，用销轴穿过柱冒和液压支柱的通孔，使液压支柱与柱冒固定连接；组成“П”型支架结构；
3)确定可重复吸能装置中的阻尼块处于在箱型顶梁内上部位置；
4)在煤矿巷道内将支架立在底板上，对液压支柱注液，撑起内设有可重复吸能装置的箱型顶梁至接触到巷道顶部；支架在梯形或矩形巷道内可以顺着巷道方向支撑，也可以横着巷道方向支撑；
5)当巷道发生顶板冲击导致可重复吸能装置中的阻尼块普遍下移至箱型顶梁内下部位置后，将箱型顶梁上下翻转180°，再安装在柱冒上表面的凹槽内，为下次顶板冲击做准备。
本发明创造的有益效果为：
本发明的应用与推广对冲击地压防治机制研究具有重要科学意义。通过成果的应用及推广可有利于改善煤矿冲击地压防治方法，提高我国煤矿安全的技术水平和防灾抗灾能力，有效控制重大事故的发生，减少人员伤亡，具有良好的经济效益和社会效益。具体优势如下：
1、采用可重复防冲吸能液压支架，在巷道围岩准静态压力下发生变形时，本发明具有缓慢让位功能，保证支架对围岩实施恒定的支护阻力作用，从而慢速释放围岩中的有害弹性能，保证支架不受静压损坏。
2、采用可重复防冲吸能液压支架，在巷道突发冲击时，本发明具有快速让位功能，能够迅速吸收消耗顶板冲击能，保证支架的冲击压力在可承受范围之内，避免支架受冲击作用而垮塌破坏。
3、采用可重复防冲吸能液压支架，受到一次冲击后，本发明的顶梁可以上下翻转180°重新组装，仍然能够起到防冲作用，可无限次循环使用，节省支护投入成本，减少劳动力投入。
附图说明
图1：为本发明创造结构主视图。
图2：为图1的侧视图。
图3：为图1A-A向剖视图。
具体实施方式
一种可重复吸能巷道防冲液压支架，包括有箱型顶梁2，设置在箱型顶梁2下部用于支撑的液压支柱5，结构为：在箱型顶梁2内部设有N个可重复吸能装置1，每个可重复吸能装置1中包括有一个贯穿箱型顶梁2上下面的滑动杆1-4；筒体设在箱型顶梁2内部且套在滑动杆1-4外，与滑动杆1-4之间形成独立的筒体内空腔，在筒体内空腔中充满铅体1-8，阻尼块1-6固定在滑动杆1-4外侧，并浸入在铅体1-8中，当支架箱型顶梁2受到上方冲击作用时，阻尼块1-6在滑动杆1-4的带动下向下方移动，铅体1-8通过阻尼块1-6与筒体内壁之间的间隙向上发生塑性流动并吸收能量；箱型顶梁2外部，所有的滑动杆1-4顶面与上挡板1-1连接，所有的滑动杆1-4的底面与下挡板1-0连接。
所述的箱型顶梁2两端底部通过柱冒3上面的凹槽与柱冒3固定连接，柱冒3下部设有柱窝，两侧的液压支柱5顶部插入柱窝中，销轴4穿过柱冒3和液压支柱5的通孔进行固定，由此形成П型支架结构。
所述的滑动杆1-4与上挡板1-1的连接处设有定位桩1-2和定位槽1-3；定位桩1-2环绕在定位槽1-3外部，滑动杆1-4通过定位槽1-3与上挡板1-1进行位置的固定。
所述的阻尼块1-6套在滑动杆1-4外侧，外壁的直径先增大后减小，外壁为向外凸起的弧形面。
所述的筒体上端外侧面与箱型顶梁2的顶梁顶板2-1内侧面相固结，筒体下端外侧面与箱型顶梁2的顶梁底板2-3内侧面相固结。
所述的箱型顶梁2由顶梁顶板2-1、顶梁侧壁2-2和顶梁底板2-3组成。
所述的筒体由筒体盖1-5、筒体侧壁1-7和筒体底板1-9组成。
所述的一种可重复吸能巷道防冲液压支架的防冲方法，其步骤为：
1)将柱冒3从箱型顶梁2的两端安装到箱型顶梁2的顶梁底板2-3上，并利用柱冒3的凹槽与顶梁底板2-3固定连接；
2)将液压支柱5上端插入柱冒3的柱窝中，用销轴4穿过柱冒3和液压支柱5的通孔，使液压支柱与柱冒3固定连接；组成“П”型支架结构；
3)确定可重复吸能装置1中的阻尼块1-6处于在箱型顶梁2内上部位置；
4)在煤矿巷道内将支架立在底板上，对液压支柱5注液，撑起内设有可重复吸能装置1的箱型顶梁2至接触到巷道顶部；支架在梯形或矩形巷道内可以顺着巷道方向支撑，也可以横着巷道方向支撑；
5)当巷道发生顶板冲击导致可重复吸能装置1中的阻尼块1-6普遍下移至箱型顶梁2内下部位置后，将箱型顶梁2上下翻转180°，再安装在柱冒3上表面的凹槽内，为下次顶板冲击做准备。
综上，本发明的箱型顶梁2在无冲击地压危险发生时，可重复吸能装置1自身的让位吸能功能不发挥作用，而通过液压支柱5的液压安全阀调节液压支柱3内的压力。当巷道发生顶板冲击时，支架载荷超过箱型顶梁2静态最大承载力，可重复吸能装置1在上档板1-1的推动下开始向下滑动，通过滑动杆1-4以及阻尼块1-6的向下移动迅速让位，铅体1-8在通过阻尼块1-6与筒体侧壁1-7的间隙时发生塑性流变并且吸收能量，从而降低巷道顶板对支架结构的冲击力作用，避免支架损坏和巷道垮塌破坏。当发生冲击导致可重复吸能装置1中的阻尼块1-6普遍都移动筒体下部后，可将支架泄压降柱，然后将支架整个顶梁部分上下翻转，再组装进行支护，当再次发生冲击导致支架启动了防冲功能后，仍然按相同操作再次组装支架，可实现长期循环利用。
Claims (8)
1.一种可重复吸能巷道防冲液压支架，包括有箱型顶梁(2)，设置在箱型顶梁(2)下部用于支撑的液压支柱(5)，其特征在于：在箱型顶梁(2)内部设有N个可重复吸能装置(1)，每个可重复吸能装置(1)中包括有一个贯穿箱型顶梁(2)上下面的滑动杆(1-4)；筒体设在箱型顶梁(2)内部且套在滑动杆(1-4)外，与滑动杆(1-4)之间形成独立的筒体内空腔，在筒体内空腔中充满铅体(1-8)，阻尼块(1-6)固定在滑动杆(1-4)外侧，并浸入在铅体(1-8)中，当支架箱型顶梁(2)受到上方冲击作用时，阻尼块(1-6)在滑动杆(1-4)的带动下向下方移动，铅体(1-8)通过阻尼块(1-6)与筒体内壁之间的间隙向上发生塑性流动并吸收能量；箱型顶梁(2)外部，所有的滑动杆(1-4)顶面与上挡板(1-1)连接，所有的滑动杆(1-4)的底面与下挡板(1-0)连接。
2.根据权利要求1所述的一种可重复吸能巷道防冲液压支架，其特征在于：所述的箱型顶梁(2)两端底部通过柱冒(3)上面的凹槽与柱冒(3)固定连接，柱冒(3)下部设有柱窝，两侧的液压支柱(5)顶部插入柱窝中，销轴(4)穿过柱冒(3)和液压支柱(5)的通孔进行固定，由此形成П型支架结构。
3.根据权利要求1所述的一种可重复吸能巷道防冲液压支架，其特征在于：所述的滑动杆(1-4)与上挡板(1-1)的连接处设有定位桩(1-2)和定位槽(1-3)；定位桩(1-2)环绕在定位槽(1-3)外部，滑动杆(1-4)通过定位槽(1-3)与上挡板(1-1)进行位置的固定。
4.根据权利要求1所述的一种可重复吸能巷道防冲液压支架，其特征在于：所述的阻尼块(1-6)套在滑动杆(1-4)外侧，外壁的直径先增大后减小，外壁为向外凸起的弧形面。
5.根据权利要求1所述的一种可重复吸能巷道防冲液压支架，其特征在于：所述的筒体上端外侧面与箱型顶梁(2)的顶梁顶板(2-1)内侧面相固结，筒体下端外侧面与箱型顶梁(2)的顶梁底板(2-3)内侧面相固结。
6.根据权利要求1所述的一种可重复吸能巷道防冲液压支架，其特征在于：所述的箱型顶梁(2)由顶梁顶板(2-1)、顶梁侧壁(2-2)和顶梁底板(2-3)组成。
7.根据权利要求1所述的一种可重复吸能巷道防冲液压支架，其特征在于：所述的筒体由筒体盖(1-5)、筒体侧壁(1-7)和筒体底板(1-9)组成。
8.使用权利要求1-7任意一项所述的一种可重复吸能巷道防冲液压支架的防冲方法，其步骤为：
1)将柱冒(3)从箱型顶梁(2)的两端安装到箱型顶梁(2)的顶梁底板(2-3)上，并利用柱冒(3)的凹槽与顶梁底板(2-3)固定连接；
2)将液压支柱(5)上端插入柱冒(3)的柱窝中，用销轴(4)穿过柱冒(3)和液压支柱(5)的通孔，使液压支柱与柱冒(3)固定连接；组成“П”型支架结构；
3)确定可重复吸能装置(1)中的阻尼块(1-6)处于在箱型顶梁(2)内上部位置；
4)在煤矿巷道内将支架立在底板上，对液压支柱(5)注液，撑起内设有可重复吸能装置(1)的箱型顶梁(2)至接触到巷道顶部；支架在梯形或矩形巷道内可以顺着巷道方向支撑，也可以横着巷道方向支撑；
5)当巷道发生顶板冲击导致可重复吸能装置(1)中的阻尼块(1-6)普遍下移至箱型顶梁(2)内下部位置后，将箱型顶梁(2)上下翻转180°，再安装在柱冒(3)上表面的凹槽内，为下次顶板冲击做准备。
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