CN110284916A - 防冲巷道液压支架单元及液压支架 - Google Patents

防冲巷道液压支架单元及液压支架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冲击地压巷道支护技术领域，公开了一种防冲巷道液压支架单元及液压支架，所述防冲巷道液压支架单元包括底座、顶梁以及液压立柱，其中：所述顶梁间隔地位于所述底座的上方；所述液压立柱设置于所述底座与所述顶梁之间；所述底座的左右两侧设置有侧护板和底座第一液压缸，所述侧护板可转动地连接于所述底座，所述底座第一液压缸的两端分别铰接于所述底座和所述侧护板，所述底座第一液压缸能够驱动所述侧护板在水平状态和竖直状态之间转变，在所述水平状态，所述侧护板的底面与所述底座的底面齐平。本发明的防冲巷道液压支架单元能够提高在冲击地压巷道中支护的稳定性，实现对巷道两帮的防护，从而有效提高对冲击地压巷道的支护效果。

Description

防冲巷道液压支架单元及液压支架
技术领域
本发明涉及冲击地压巷道支护技术领域，具体地涉及一种防冲巷道液压支架单元及液压支架。
背景技术
随着浅部煤炭资源逐渐枯竭，煤炭资源开发不断走向地球深部，千米深井的深部煤炭资源开采逐渐成为煤炭资源开发新常态。然而，进入1000米以下的深部开采，煤炭资源赋存的地质条件复杂、地应力增大、煤岩体破裂程度加剧等因素带来一系列问题，煤矿冲击地压等动力灾害更加严重，对深部煤炭资源开采提出了严峻挑战。
深部巷道围岩控制是深部开采理论瓶颈及关键问题之一，特别是冲击地压巷道的围岩控制。冲击地压是煤矿开采中遇到的重大灾害之一，随开采深度增加，冲击地压矿井数量增多，在未来一段时间内，巷道冲击地压将更加突出。
近些年实践证明，采用液压支架支护能有效控制巷道围岩变形，防治巷道冲击地压。但现有的液压支架还存在以下不足：移架、组装不方便，支架对巷道两帮防护不足，侧向力作用下支架稳定性不强，支架抗冲击载荷性能不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种防冲巷道液压支架单元及液压支架，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种防冲巷道液压支架单元，所述防冲巷道液压支架单元包括：
底座，所述底座的左右两侧设置有侧护板和底座第一液压缸，所述侧护板可转动地连接于所述底座，所述底座第一液压缸的两端分别铰接于所述底座和所述侧护板，所述底座第一液压缸能够驱动所述侧护板在水平状态和竖直状态之间转变，在所述水平状态，所述侧护板的底面与所述底座的底面齐平；
顶梁，所述顶梁间隔地位于所述底座的上方；以及
液压立柱，所述液压立柱设置于所述底座与所述顶梁之间。
可选地，所述防冲巷道液压支架单元包括吸能装置，所述吸能装置连接于所述液压立柱的底端与所述底座之间。
可选地，所述吸能装置的压溃破坏力为所述液压立柱的工作阻力的1.1-1.4倍。
可选地，所述防冲巷道液压支架单元包括伸缩导杆，所述伸缩导杆连接于所述底座与所述顶梁之间，所述伸缩导杆的底端与所述底座固定连接。
可选地，所述防冲巷道液压支架单元包括两个所述液压立柱，两个所述液压立柱分别间隔地位于所述伸缩导杆的前后两侧。
可选地，所述液压立柱和所述伸缩导杆的顶端铰接于所述顶梁。
可选地，所述顶梁的左右两侧中的至少一者上铰接有顶梁第一液压缸；和/或
所述顶梁的前后两侧中的至少一者上铰接有顶梁第二液压缸，所述底座的前后两侧中的至少一者上铰接有底座第二液压缸。
可选地，所述防冲巷道液压支架单元包括控制单元，所述控制单元能够控制所述液压立柱和各液压缸的伸缩。
本发明另一方面提供一种防冲巷道液压支架，所述防冲巷道液压支架包括以上所述的防冲巷道液压支架单元，所述防冲巷道液压支架包括多个所述防冲巷道液压支架单元。
可选地，多个所述防冲巷道液压支架单元成单排布置，相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元的所述底座之间通过所述底座第二液压缸连接，相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元的所述顶梁之间通过所述顶梁第二液压缸连接；
或者，多个所述防冲巷道液压支架单元成多排布置，其中，位于同一排的相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元的所述底座之间通过所述底座第二液压缸连接，位于同一排的相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元的所述顶梁之间通过所述顶梁第二液压缸连接，位于不同排的相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元的所述顶梁之间通过所述顶梁第一液压缸连接。
本发明的有益效果是：通过上述技术方案，在采用本发明的防冲巷道液压支架单元对冲击地压巷道进行支护时，可通过底座第一液压缸驱动侧护板转动至水平状态，增大防冲巷道液压支架单元与巷道底板的接触面积，同时底座第一液压缸还能够对侧护板施加一定的抵推力，使侧护板稳定地抵靠在巷道底板上，从而大大提高防冲巷道液压支架单元在巷道中支护的稳定性；另外，还可通过底座第一液压缸驱动侧护板从水平状态向上转动，使侧护板抵靠于巷道两帮，从而实现对巷道两帮的防护；具有较强的抗冲击力学性能，适用于冲击地压巷道支护；便于组装；具有自移动功能，能够提高冲击地压巷道支护效率。因此，本发明的防冲巷道液压支架单元能够提高对冲击地压巷道的支护效果，其对保障煤矿安全高效开采、节约生产成本、提高经济效益、维护社会稳定等方面具有重要的现实意义和重大的社会效益，具有广泛的应用前景。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中防冲巷道液压支架单元的一种实施方式的立体图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的右视图，其中在顶梁的后侧加装了顶梁第二液压缸；
图4是图1的后视图；
图5是本发明中防冲巷道液压支架的一种实施方式的立体图；
图6是图5的右视图，其中，位于右侧的防冲巷道液压支架单元的右侧顶梁第二液压缸已拆除，右侧底座第二液压缸处于收纳状态；
图7是本发明中防冲巷道液压支架的另一种实施方式的立体图，其中为了使结构完整显示，双排防冲巷道液压支架以对称的方式示出；
图8是图7的后视图。
其中：10-防冲巷道液压支架单元，11-底座，111-侧护板，112-底座第一液压缸，113-底座第二液压缸，12-顶梁，121-顶梁第一液压缸，122-顶梁第二液压缸，13-液压立柱，14-吸能装置，15-伸缩导杆，16-控制单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底、前、后、左、右”通常是指参照附图1所示的方位。
如图1-4所示，本发明一方面提供一种防冲巷道液压支架单元，所述防冲巷道液压支架单元10包括底座11、顶梁12以及液压立柱13，其中：所述顶梁12间隔地位于所述底座11的上方；所述液压立柱13设置于所述底座11与所述顶梁12之间；所述底座11的左右两侧均设置有侧护板111和底座第一液压缸112，所述侧护板111可转动地连接于所述底座11，所述底座第一液压缸112的两端分别铰接于所述底座11和所述侧护板111，所述底座第一液压缸112能够驱动所述侧护板111在水平状态(参见图4中左侧的侧护板111)和竖直状态(参见图4中右侧的侧护板111)之间转变，在所述水平状态，所述侧护板111的底面与所述底座11的底面齐平。
上述中，可以理解的是，侧护板111的一端可转动地连接于底座11的一侧，由于底座第一液压缸112是铰接于底座11与侧护板111之间的，因此，位于水平状态的侧护板111可在底座第一液压缸112的作用下向上转动而到达竖直状态。
需要说明的是，本发明中所述的液压立柱13和液压缸是指将液压能转变为机械能的、做直线往复运动的液压执行元件。其中，液压立柱13和液压缸可通过伸缩实现对与其连接的部件的推拉。例如在上述方案中，铰接于底座11与侧护板111之间的底座第一液压缸112，可通过伸长来驱动侧护板111向水平状态转动，通过缩短来驱动侧护板111向竖直状态转动。而且，侧护板111能够在底座第一液压缸112的液压力作用下保持在水平状态、竖直状态或者水平状态与竖直状态之间的任意角度状态。
本发明中，防冲巷道液压支架单元10可单独使用，也可组合使用。在对冲击地压巷道进行支护时，防冲巷道液压支架单元10的顶梁12可与巷道顶板接触，底座11的底面和侧护板111可与巷道底板接触，侧护板111也可与巷道两帮接触。
通过上述技术方案，在采用本发明的防冲巷道液压支架单元10对冲击地压巷道进行支护时，可通过底座第一液压缸112驱动侧护板111转动至水平状态，增大防冲巷道液压支架单元与巷道底板的接触面积，同时底座第一液压缸112还能够对侧护板111施加一定的抵推力，使侧护板111稳定地抵靠在巷道底板上，从而大大提高防冲巷道液压支架单元在巷道中支护的稳定性；另外，还可通过底座第一液压缸112驱动侧护板111从水平状态向上转动，使侧护板111抵靠于巷道两帮，从而实现对巷道两帮的防护。因此，本发明的防冲巷道液压支架单元能够提高对冲击地压巷道的支护效果，其对保障煤矿安全高效开采、节约生产成本、提高经济效益、维护社会稳定等方面具有重要的现实意义和重大的社会效益，具有广泛的应用前景。
本发明中，为了提高防冲巷道液压支架单元10的抗冲击载荷性能，所述防冲巷道液压支架单元10还可包括吸能装置14，所述吸能装置14可连接于所述液压立柱13的底端与所述底座11之间。
本发明中所述的吸能装置14可以为任意现有的吸能装置，例如中国专利CN202596748U中提供的。在支护时，在围岩静态压力下，吸能装置14不会发生变形破坏；当冲击地压发生时，控制液压立柱13的控制单元16(将在后面介绍)来不及开启，液压立柱13承载力大于工作阻力，达到吸能装置14的破坏力，吸能装置14会通过塑性变形直接耗散围岩冲击能；同时，吸能装置14的变形空间会给围岩提供一定的能量释放空间，间接耗散围岩冲击能。吸能装置14的上述恒力变形阶段能够改善防冲巷道液压支架单元10的受力情况，保护防冲巷道液压支架单元10，从而使防冲巷道液压支架单元10具有较强的抗冲击能力。
其中，为了保证吸能装置14的可靠性，可将吸能装置14的压溃破坏力设置为所述液压立柱13的工作阻力的1.1-1.4倍，例如1.2倍。
本发明中，为了使防冲巷道液压支架单元10的顶梁12和底座11能够灵活适应巷道以及各种支护情况，可使液压立柱13的两端分别铰接于顶梁12和底座11，以使顶梁12和底座11可在水平方向上进行适当的相对移动。当然，可以理解的是，在吸能装置14存在的情况下，吸能装置14的顶端可与液压立柱13的底端固定连接，吸能装置14的底端则铰接于底座11。
而为了防止顶梁12和底座11在侧向力作用下出现较大的相对移动，本发明中的所述防冲巷道液压支架单元10还可包括伸缩导杆15，所述伸缩导杆15连接于所述底座11与所述顶梁12之间，所述伸缩导杆15的底端与所述底座11固定连接。伸缩导杆15的设置能够增强防冲巷道液压支架单元10在侧向力作用下的稳定性。
其中，可使伸缩导杆15的顶端铰接于顶梁12，以使得顶梁12能够适应不同角度的巷道顶板。
另外，如图1和图3所示，为了提高防冲巷道液压支架单元10的稳定性，所述防冲巷道液压支架单元10可包括两个所述液压立柱13，两个所述液压立柱13分别间隔地位于所述伸缩导杆15的前后两侧。液压立柱13和伸缩导杆15均沿竖直方向延伸。
本发明中，为了实现防冲巷道液压支架单元10的组合使用，以及防冲巷道液压支架(即防冲巷道液压支架单元10的组合)的自移动，如图1-图4所示，可在所述顶梁12的前后两侧中的至少一者上铰接顶梁第二液压缸122，在所述底座11的前后两侧中的至少一者上铰接底座第二液压缸113。这样，防冲巷道液压支架单元10之间可通过上述液压缸122、113在前后方向上进行连接，并通过液压缸的作用力实现防冲巷道液压支架的自移动(将在后文详述)。
另外，还可以在所述顶梁12的左右两侧中的至少一者上铰接顶梁第一液压缸121。这样，可实现防冲巷道液压支架单元10在左右方向上的连接，保持防冲巷道液压支架单元10在左右方向上的间距的稳定，从而提高整个防冲巷道液压支架的稳定性。
需要说明的是，上述中各液压缸均为可拆卸的，防冲巷道液压支架单元10可根据实际连接需要拆装相应的液压缸121、122、113。另外，还可以选择在底座11和顶梁12上分别设置能够与液压缸的两端铰接的连接结构，以使各液压缸能够以收纳的状态携带于防冲巷道液压支架单元10上。例如图3所示，位于前侧的底座第二液压缸113处于工作状态，位于后侧的底座第二液压缸113处于收纳状态。
本发明中，所述防冲巷道液压支架单元10还可包括控制单元16，所述控制单元16能够控制所述液压立柱13和各液压缸(即本发明中所提到的液压缸112、113、121、122)的伸缩。其中，控制单元16可以为液压控制阀，如图3所示，液压控制阀可装配于液压立柱13的外壁上。
本发明另一方面提供一种防冲巷道液压支架，所述防冲巷道液压支架包括以上所述的防冲巷道液压支架单元10，所述防冲巷道液压支架包括多个所述防冲巷道液压支架单元10。
其中，根据本发明的一种实施方式，多个所述防冲巷道液压支架单元10成单排布置，相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元10的所述底座11之间通过所述底座第二液压缸113连接，相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元10的所述顶梁12之间通过所述顶梁第二液压缸122连接。
具体地，例如图5和图6所示，两个防冲巷道液压支架单元10单排连接使用，两个防冲巷道液压支架单元10的顶梁12之间通过顶梁第二液压缸122连接，两个防冲巷道液压支架单元10的底座11之间通过底座第二液压缸113连接，两个防冲巷道液压支架单元10的顶梁12的顶面可与巷道顶板接触，底座11的底面以及侧护板111可与巷道底板接触。
上述单排连接的两个防冲巷道液压支架单元10从支护状态下(此时，两个防冲巷道液压支架单元10的液压立柱13伸长，使得顶梁12抵接于巷道顶板)开始的自移动方法如下：
首先，左侧的防冲巷道液压支架单元10的液压立柱13缩短，使其顶梁12与巷道顶板分离；然后，两个防冲巷道液压支架单元10之间连接的顶梁第二液压缸122和底座第二液压缸113缩短，将左侧的防冲巷道液压支架单元10拉至右侧防冲巷道液压支架单元10的附近；然后，左侧的防冲巷道液压支架单元10的液压立柱13伸长，使其顶梁12抵接于巷道顶板，右侧的防冲巷道液压支架单元10的液压立柱13缩短，使其顶梁12与巷道顶板分离；再然后，两个防冲巷道液压支架单元10之间连接的顶梁第二液压缸122和底座第二液压缸113伸长，将右侧的防冲巷道液压支架单元10推离左侧的防冲巷道液压支架单元10；再然后，右侧的防冲巷道液压支架单元10的液压立柱13伸长，使其顶梁12抵接于巷道顶板，左侧的防冲巷道液压支架单元10的液压立柱13缩短，使其顶梁12与巷道顶板分离。如此往复循环，实现液压支架的自移动。
根据本发明的另一种实施方式，多个所述防冲巷道液压支架单元10成多排布置，其中，位于同一排的相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元10的所述底座11之间通过所述底座第二液压缸113连接，位于同一排的相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元10的所述顶梁12之间通过所述顶梁第二液压缸122连接，位于不同排的相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元10的所述顶梁12之间通过所述顶梁第一液压缸121连接。
具体地，例如图7和图8所示，四个防冲巷道液压支架单元10双排连接使用，为了便于描述，将图7中的四个防冲巷道液压支架单元10进行标号，其中位于左侧上方的为一号，位于左侧下方的为二号，位于右侧下方的为三号，位于右侧上方的为四号。如图所示，一号和四号防冲巷道液压支架单元10的顶梁12分别与二号和三号防冲巷道液压支架单元10的顶梁12通过顶梁第二液压缸122连接，一号和四号防冲巷道液压支架单元10的底座11分别与二号和三号防冲巷道液压支架单元10的底座11通过底座第二液压缸113连接；一号和二号防冲巷道液压支架单元10的顶梁12分别与四号和三号防冲巷道液压支架单元10的顶梁12通过顶梁第一液压缸121连接，四个防冲巷道液压支架单元10的顶梁12的顶面与巷道顶板接触，对巷道顶板进行防护，底座11的底面与巷道底板接触，对巷道底板进行防护，竖直状态的侧护板111与巷道两帮(即两侧侧壁)接触，对巷道侧壁进行防护，水平状态的侧护板111与巷道底板接触。
上述双排连接的四个防冲巷道液压支架单元10可实现迈步自移，随着采煤工作面推进而移动。上述双排连接的四个防冲巷道液压支架单元10的移动方法与单排防冲巷道液压支架类似，因此不再赘述。
需要说明的是，本发明中所述的防冲巷道液压支架是单排还是多排连接使用，可根据巷道断面尺寸和围岩应力大小等综合因素考虑决定。
本发明的防冲巷道液压支架具有以下优势：具有较强的抗冲击力学性能，适用于冲击地压巷道支护；能够对巷道两帮进行防护；能够增强防冲巷道液压支架在侧向力作用下的稳定性；便于组装；具有自移动功能，能够提高冲击地压巷道支护效率；对保障煤矿安全高效开采、节约生产成本、提高经济效益、维护社会稳定等方面具有重要的现实意义和重大的社会效益，具有广泛的应用前景。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种防冲巷道液压支架单元，其特征在于，所述防冲巷道液压支架单元(10)包括：
底座(11)，所述底座(11)的左右两侧设置有侧护板(111)和底座第一液压缸(112)，所述侧护板(111)可转动地连接于所述底座(11)，所述底座第一液压缸(112)的两端分别铰接于所述底座(11)和所述侧护板(111)，所述底座第一液压缸(112)能够驱动所述侧护板(111)在水平状态和竖直状态之间转变，在所述水平状态，所述侧护板(111)的底面与所述底座(11)的底面齐平；
顶梁(12)，所述顶梁(12)间隔地位于所述底座(11)的上方；以及液压立柱(13)，所述液压立柱(13)设置于所述底座(11)与所述顶梁(12)之间。
2.根据权利要求1所述的防冲巷道液压支架单元，其特征在于，所述防冲巷道液压支架单元(10)包括吸能装置(14)，所述吸能装置(14)连接于所述液压立柱(13)的底端与所述底座(11)之间。
3.根据权利要求2所述的防冲巷道液压支架单元，其特征在于，所述吸能装置(14)的压溃破坏力为所述液压立柱(13)的工作阻力的1.1-1.4倍。
4.根据权利要求1所述的防冲巷道液压支架单元，其特征在于，所述防冲巷道液压支架单元(10)包括伸缩导杆(15)，所述伸缩导杆(15)连接于所述底座(11)与所述顶梁(12)之间，所述伸缩导杆(15)的底端与所述底座(11)固定连接。
5.根据权利要求4所述的防冲巷道液压支架单元，其特征在于，所述防冲巷道液压支架单元(10)包括两个所述液压立柱(13)，两个所述液压立柱(13)分别间隔地位于所述伸缩导杆(15)的前后两侧。
6.根据权利要求4所述的防冲巷道液压支架单元，其特征在于，所述液压立柱(13)和所述伸缩导杆(15)的顶端铰接于所述顶梁(12)。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的防冲巷道液压支架单元，其特征在于，所述顶梁(12)的左右两侧中的至少一者上铰接有顶梁第一液压缸(121)；和/或
所述顶梁(12)的前后两侧中的至少一者上铰接有顶梁第二液压缸(122)，所述底座(11)的前后两侧中的至少一者上铰接有底座第二液压缸(113)。
8.根据权利要求7所述的防冲巷道液压支架单元，其特征在于，所述防冲巷道液压支架单元(10)包括控制单元(16)，所述控制单元(16)能够控制所述液压立柱(13)和各液压缸的伸缩。
9.一种防冲巷道液压支架，其特征在于，所述防冲巷道液压支架包括权利要求7或8所述的防冲巷道液压支架单元(10)，所述防冲巷道液压支架包括多个所述防冲巷道液压支架单元(10)。
10.根据权利要求9所述的防冲巷道液压支架，其特征在于，
多个所述防冲巷道液压支架单元(10)成单排布置，相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元(10)的所述底座(11)之间通过所述底座第二液压缸(113)连接，相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元(10)的所述顶梁(12)之间通过所述顶梁第二液压缸(122)连接；或者
多个所述防冲巷道液压支架单元(10)成多排布置，其中，位于同一排的相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元(10)的所述底座(11)之间通过所述底座第二液压缸(113)连接，位于同一排的相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元(10)的所述顶梁(12)之间通过所述顶梁第二液压缸(122)连接，位于不同排的相邻的两个所述防冲巷道液压支架单元(10)的所述顶梁(12)之间通过所述顶梁第一液压缸(121)连接。
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