CN109113759A - 一种可防冲的连动式巷道支护结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可防冲的连动式巷道支护结构，包括若干垫板组及锚杆；若干垫板组位于巷道的同一截面内，通过锚杆固定在巷道的内侧壁上；相邻的垫板组通过卯榫结构连接，若干垫板组连接成一个n形结构；垫板组包括外垫板、内垫板及若干弹簧；外垫板包括相互连接的锚固部和弹簧安装部，内垫板包括相互连接的锚固部和弹簧安装部；外垫板的弹簧安装部和内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧，外垫板和内垫板的锚固部通过锚杆锚固在巷道侧壁上。本发明外垫板的弹簧安装部和内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧，使得垫板组不容易发生弯曲断裂，同时增大了锚杆的支护表面积，支护效果好；而且允许巷道产生小变形，避免了刚性支撑，保证了支护的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种可防冲的连动式巷道支护结构。
背景技术
煤矿开采过程中，在高应力状态下聚集有大量弹性能的煤或者岩体，在一定的条件下突然发生破坏,冒落或抛出,使能量突然释放,呈现声响,震动以及气浪等明显的动力效应。这些现象统称为煤矿动压现象。 煤矿动压现象具有突然爆发的特点,其效果有的如同大量炸药爆破,有的能形成强烈暴风,危害程度比一般矿山压力显现程度更为严重.在地下开采中易造成严重的自然灾害。煤矿动压现象的成因和机理非常复杂，差异较大，冲击矿压的释放形式、大小和破坏力也不一样。因此,正确地区分各种动压现象的实质,对深人研究和制定相应的防治对策,具有非常重要的实际意义。目前,根据动压现象的一般成因和机理,可把它归纳为三种形式,即冲击矿压,顶板大面积来压和煤及瓦斯突出。冲击矿压现象；随看我国煤矿开采深度的增加以及开采条件越来越复杂,我国的冲击矿压现象越来越多,危害也越来越大,必须及早引起重视。冲击矿压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放,在井巷发生爆炸性事故,产生的动力将煤岩抛向巷道,同时发出强烈声响,造成煤岩体振动和破坏,支架与设备损坏.人员伤亡,部分巷道垮落破坏等。冲击矿压还会引发或可能引发其他矿井灾害,尤其是瓦斯与煤尘爆炸.火灾以及水灾,干扰通风系统,严重时造成地面震动和建筑物破坏等。因此,冲击矿压是煤矿重大灾害之一。例如,1974年10月25日北京矿务局城子矿在回采-340m水平2煤层大巷的护巷煤柱时发生一次严重冲击地压,里氏震级达3.4级。 在冲击震动瞬间,煤尘飞扬,大量煤块从巷道一侧抛出,底板鼓起,支架折损,巷道堵塞,造成重大人员伤亡。言事爆壁冲击矿压作为煤岩动力灾害,自有记载的第一次发生于1738年英国南史塔福煤田的冲击矿压至今二百多年来,其危害几乎遍布世界各采矿国家。英国、德国、南非、波兰、苏联、捷克、加拿大、日本、法国以及中国等二十多个国家和地区都记录有冲击矿压现象。而在我国，煤矿冲击矿压灾害极为严重,最早自1933年抚顺胜利矿发生冲击矿压以来,在北京、辽源、通化、阜新、北票、枣庄、大同、开滦、天府、南桐、徐州、大屯、新汶等矿区都相继发生过冲击矿压现象，而且，越来越广泛，尤其是随着开采深度的增加，发生的区域面积扩大。冲击矿压和矿山震动对环境的影响在采矿巷道工作面中发生震动和冲击矿压,将会对井下巷道,井下工作人员和地面建筑物造成影响。1.冲击矿压对井下巷道的影响主要是动力将煤岩抛向巷道,破坏巷道周围煤岩的结构及支护系统,使其失去功能。而一些小的冲击矿压或者说岩体卸压,则对巷道的破坏不大,只造成巷道壁局部破坏.剥落或巷道支架部分损坏。应当确定,当矿山震动较小,或震中距巷道较远时,将不会对巷道产生任何损坏。2.对矿工的影响，在发生冲击矿压区域如有工人工作,则可能对其产生伤害,甚至造成死亡事故。波兰的分析结果表明,发生冲击矿压后,人员受伤的主要部位是脑部,占91.65%;其次是胸部的机械损伤,包括肋骨折断等,占60.41%;而内部器官的损坏主要是肺,心胃等,占18.75%;再次为上下肢的折断。3.对地表建筑物的影响，矿山震动和冲击矿压不仅对井下巷道造成破坏,伤害工作人员,且对地表及地表建筑物造成损坏,甚至造成地震那样的灾难性后果。
因此，为了解决冲击矿压对巷道的影响问题，为了避免或减少冲击矿压对井下工作人员的人身安全威胁。本发明综在设计一种可防冲的连动式巷道支护结构。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单，便于施工，具有良好的支护效果且便于调整的可防冲的连动式巷道支护结构。
本发明采用的技术方案是：一种可防冲的连动式巷道支护结构，包括若干垫板组及锚杆；若干垫板组位于巷道的同一截面内，通过锚杆固定在巷道的内侧壁上；相邻的垫板组通过卯榫结构连接，若干垫板组连接成一个n形结构；所述的垫板组包括外垫板、内垫板及若干弹簧；外垫板包括相互连接的锚固部和弹簧安装部，内垫板包括相互连接的锚固部和弹簧安装部；外垫板的弹簧安装部和内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧，外垫板和内垫板的锚固部通过锚杆锚固在巷道侧壁上。
上述的可防冲的连动式巷道支护结构中，所述的垫板组包括帮部垫板组和顶部垫板组；帮部垫板组设置在巷道帮部内壁上，顶部垫板组设置在巷道顶部内壁上；帮部垫板组包括帮部外垫板和帮部内垫板及多个弹簧，帮部外垫板包括长方体形的锚固部及楔形的弹簧安装部；锚固部和弹簧安装部底面平齐，弹簧安装部的大端与锚固部的一端连接，锚固部的另一端设有榫头；帮部内垫板包括长方体形的锚固部及楔形的弹簧安装部；锚固部和弹簧安装部底面平齐，弹簧安装部的大端与锚固部的一端连接，锚固部的另一端设有卯眼；帮部外垫板、帮部内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧；帮部外垫板、帮部内垫板的锚固部通过锚杆锚固在巷道侧壁上；
所述的顶部垫板组包括顶部外垫板、顶部内垫板及多个弹簧，顶部外垫板包括截面为环形的锚固部和弹簧安装部，弹簧安装部的宽度小于锚固部的宽度，锚固部和弹簧安装部的外圆位于同一圆周上，锚固部背向弹簧安装部的一端设有榫头；顶部内垫板包括截面为环形的锚固部和弹簧安装部，弹簧安装部的宽度小于锚固部的宽度，锚固部和弹簧安装部的内圆位于同一圆周上，锚固部背向弹簧安装部的一端设有卯眼；顶部外垫板和顶部内垫板弹簧安装部相对设置，顶部外垫板和顶部内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧；顶部外垫板和顶部内垫板的外圆位于同一圆周上；顶部外垫板和顶部内垫板的锚固部通过锚杆锚固在巷道侧壁上。
上述的可防冲的连动式巷道支护结构中，所述的帮部外垫板和帮部内垫板的弹簧安装部的斜面上设有多个弹簧安装槽，弹簧的两端分别置于帮部外垫板和帮部内垫板的弹簧安装部的弹簧安装槽内；帮部外垫板和帮部内垫板的锚固部上设有锚杆孔，锚杆孔的轴线与弹簧的轴线平行。
上述的可防冲的连动式巷道支护结构中，所述的顶部内垫板的锚固部上设有锚杆孔，顶部外垫板的锚固部上设有锚杆孔；顶部内垫板和顶部外垫板的弹簧安装部相对的面上分别设有多个弹簧安装槽，弹簧的两端分别置于顶部内垫板和顶部外垫板的弹簧安装槽内。
上述的可防冲的连动式巷道支护结构中，所述的帮部垫板组与巷道内壁之间及顶部垫板组与巷道内壁之间均设有橡胶垫。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1. 本发明设有帮部垫板组和顶部垫板组，帮部垫板组的帮部外垫板和帮部内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧，顶部垫板组的顶部外垫板和顶部内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧，使得帮部垫板组和顶部垫板组不容易发生弯曲断裂，同时增大了锚杆的支护表面积，支护效果好。
2. 本发明在巷道突出变形时，变形所产生的挤压力将由一个垫板组（帮部垫板组和顶部垫板组）传递到另一个垫板组，最后到达另一端的岩体，更好的利用了围岩的自承力，帮部垫板组的帮部外垫板和帮部内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧，顶部垫板组的顶部外垫板和顶部内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧，允许巷道产生小变形，避免了刚性支撑，保证了支护的可靠性。
3. 本发明的帮部垫板组与巷道内壁之间及顶部垫板组与巷道内壁之间均设有橡胶垫，橡胶垫起缓冲作用，避免岩体直接接触到垫板组（帮部垫板组和顶部垫板组）造成损坏；而且，对于不规则不平整的巷道面接触支护结构所产生的局部力和集中力也有一定的缓冲作用，起到保护金属垫板的作用，提高了本发明的使用寿命。
4. 本发明的相邻的垫板组（帮部垫板组和顶部垫板组）之间通过榫卯结构连接，形成一个整体的支护结构，抵御冲击矿压的能力更强。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明的帮部垫板组的结构图。
图3是本发明的帮部内垫板的结构图。
图4为本发明的顶部垫板组的结构图。
图5是本发明在巷道变形后的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明包括若干垫板组2及锚杆1，垫板组2包括帮部垫板组21和顶部垫板组22；帮部垫板组21及顶部垫板组22位于巷道的同一截面内，并布满该截面所在的巷道侧壁，帮部垫板组21设置在巷道的帮部，顶部垫板组22设置在巷道的顶部，通过锚杆锚固在巷道的内壁上，形成一与巷道内壁贴合的n形结构。相邻的帮部垫板组21之间、相邻的顶部垫板组22之间及相邻的帮部垫板组21和顶部垫板组22之间均通过卯榫结构连接。其中榫头的高度小于卯眼的高度，榫头宽度略小于卯眼宽度，使组合结构有一定的活动范围，避免过度柔性支护。所述的帮部垫板组21与巷道内壁之间及顶部垫板组22与巷道内壁之间均设有橡胶垫3。橡胶垫3起缓冲作用，避免岩体直接接触到帮部垫板组21或顶部垫板组22造成损坏。而且，橡胶垫3对于不规则不平整的巷道面接触本发明所产生的局部力和集中力也有一定的缓冲作用，起到保护帮部垫板组21和顶部垫板组22的作用，提高了本发明的使用寿命。
如图1、2所示，所述的帮部垫板组21包括帮部外垫板213、帮部内垫板211及多个弹簧212，所述的帮部外垫板213包括长方体形的锚固部及楔形的弹簧安装部；锚固部和弹簧安装部底面平齐，弹簧安装部的大端与锚固部的一端连接，锚固部的另一端设有榫头2131。帮部内垫板211包括长方体形的锚固部及楔形的弹簧安装部；锚固部和弹簧安装部底面平齐，弹簧安装部的大端与锚固部的一端连接，锚固部的另一端设有卯眼。帮部外垫板、帮部内垫板的弹簧安装部斜面上设有弹簧安装槽2111；帮部外垫板213、帮部内垫板211的弹簧安装部斜面相对设置，底面平行，帮部外垫板213、帮部内垫板211的弹簧安装部之间设有多个弹簧212，弹簧212的两端分别置于帮部外垫板213和帮部内垫板211的弹簧安装部的弹簧安装槽2111内。帮部外垫板213、帮部内垫板211的锚固部通过锚杆1锚固在巷道侧壁上，锚杆1平行于弹簧212的轴线。
如图1-4所示，所述的顶部垫板组22包括顶部外垫板223、顶部内垫板221及多个弹簧222，顶部外垫板223包括截面为环形的锚固部和弹簧安装部，弹簧安装部的宽度小于锚固部的宽度，锚固部和弹簧安装部的外圆位于同一圆周上，锚固部背向弹簧安装部的一端设有榫头2231。顶部内垫板221包括截面为环形的锚固部和弹簧安装部，弹簧安装部的宽度小于锚固部的宽度，锚固部和弹簧安装部的内圆位于同一圆周上，锚固部背向弹簧安装部的一端设有卯眼。顶部外垫板223和顶部内垫板221的弹簧安装部相对设置，顶部外垫板223和顶部内垫板221的弹簧安装部相对的面上分别设有多个弹簧安装槽，顶部外垫板223和顶部内垫板221的弹簧安装部之间设有多个弹簧222，弹簧222的两端分别置于顶部内垫板221和顶部外垫板223的弹簧安装槽内。顶部外垫板223和顶部内垫板221的外圆位于同一圆周上，顶部外垫板223和顶部内垫板221的内圆位于另一圆周上；顶部外垫板223和顶部内垫板221的锚固部通过锚杆1锚固在巷道侧壁上。
本发明设有帮部垫板组和21顶部垫板组22，帮部垫板组21的帮部外垫板213和帮部内垫板211的弹簧安装部之间设有多个弹簧212，顶部垫板组22的顶部外垫板223和顶部内垫板221的弹簧安装部之间设有多个弹簧222，使得帮部垫板组21和顶部垫板组22不容易发生弯曲断裂，同时增大了锚杆1的支护表面积，支护效果好。且允许巷道产生小变形，避免了刚性支撑，保证了支护的可靠性。
本发明在巷道突出变形时，变形所产生的挤压力将由一个垫板组2（帮部垫板组21和顶部垫板组22）传递到另一个垫板组2，最后到达另一端的岩体，更好的利用了围岩的自承力。本发明的帮部垫板组21与巷道内壁之间及顶部垫板组22与巷道内壁之间均设有橡胶垫3，橡胶垫3起缓冲作用，避免岩体直接接触到垫板组2（帮部垫板组和顶部垫板组）造成损坏。而且，对于不规则不平整的巷道面接触支护结构所产生的局部力和集中力也有一定的缓冲作用，起到保护垫板组2的作用，提高了本发明的使用寿命。
Claims (5)
1.一种可防冲的连动式巷道支护结构，其特征是：包括若干垫板组及锚杆；若干垫板组位于巷道的同一截面内，通过锚杆固定在巷道的内侧壁上；相邻的垫板组通过卯榫结构连接，若干垫板组连接成一个n形结构；所述的垫板组包括外垫板、内垫板及若干弹簧；外垫板包括相互连接的锚固部和弹簧安装部，内垫板包括相互连接的锚固部和弹簧安装部；外垫板的弹簧安装部和内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧，外垫板和内垫板的锚固部通过锚杆锚固在巷道侧壁上。
2.根据权利要求1所述的可防冲的连动式巷道支护结构，其特征是：所述的垫板组包括帮部垫板组和顶部垫板组；帮部垫板组设置在巷道帮部内壁上，顶部垫板组设置在巷道顶部内壁上；帮部垫板组包括帮部外垫板和帮部内垫板及多个弹簧，帮部外垫板包括长方体形的锚固部及楔形的弹簧安装部；锚固部和弹簧安装部底面平齐，弹簧安装部的大端与锚固部的一端连接，锚固部的另一端设有榫头；帮部内垫板包括长方体形的锚固部及楔形的弹簧安装部；锚固部和弹簧安装部底面平齐，弹簧安装部的大端与锚固部的一端连接，锚固部的另一端设有卯眼；帮部外垫板、帮部内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧；帮部外垫板、帮部内垫板的锚固部通过锚杆锚固在巷道侧壁上；
所述的顶部垫板组包括顶部外垫板、顶部内垫板及多个弹簧，顶部外垫板包括截面为环形的锚固部和弹簧安装部，弹簧安装部的宽度小于锚固部的宽度，锚固部和弹簧安装部的外圆位于同一圆周上，锚固部背向弹簧安装部的一端设有榫头；顶部内垫板包括截面为环形的锚固部和弹簧安装部，弹簧安装部的宽度小于锚固部的宽度，锚固部和弹簧安装部的内圆位于同一圆周上，锚固部背向弹簧安装部的一端设有卯眼；顶部外垫板和顶部内垫板弹簧安装部相对设置，顶部外垫板和顶部内垫板的弹簧安装部之间设有多个弹簧；顶部外垫板和顶部内垫板的外圆位于同一圆周上；顶部外垫板和顶部内垫板的锚固部通过锚杆锚固在巷道侧壁上。
3.根据权利要求2所述的可防冲的连动式巷道支护结构，其特征是：所述的帮部外垫板和帮部内垫板的弹簧安装部的斜面上设有多个弹簧安装槽，弹簧的两端分别置于帮部外垫板和帮部内垫板的弹簧安装部的弹簧安装槽内；帮部外垫板和帮部内垫板的锚固部上设有锚杆孔，锚杆孔的轴线与弹簧的轴线平行。
4.根据权利要求2或3所述的可防冲的连动式巷道支护结构，其特征是：所述的顶部内垫板的锚固部上设有锚杆孔，顶部外垫板的锚固部上设有锚杆孔；顶部内垫板和顶部外垫板的弹簧安装部相对的面上分别设有多个弹簧安装槽，弹簧的两端分别置于顶部内垫板和顶部外垫板的弹簧安装槽内。
5.根据权利要求4所述的可防冲的连动式巷道支护结构，其特征是：所述的帮部垫板组与巷道内壁之间及顶部垫板组与巷道内壁之间均设有橡胶垫。
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