CN111472806B - 一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，该组合屏蔽结构由吸能外层和反射内层构成，设置于巷道和围岩之间，围岩位于组合屏蔽结构外侧，巷道位于组合屏蔽结构内侧，组合屏蔽结构中反射内层包括以下重量份的原料：烯烃类树脂18‑24份、苯乙烯类树脂14‑19.2份、碳材料粉4.8‑7.2份、玻璃纤维2.1‑3.2份、碳酸钙1‑2份、柠檬酸1‑2份、锡粉0.35‑0.6份和二氧化硅粉17.6‑23.8份，吸能外层由具有缓冲吸能效果的柔性结构材料构成。组合屏蔽结构中吸能外层可以吸附和缓冲弹性能冲击应力波，反射内层对入射波进一步缓冲并反射，吸能外层对反射波起到二次吸能和缓冲，可减少反射波对围岩的二次冲击破坏，对巷道具有很好的保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及深部采动地压灾害防治领域，具体是一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构。
背景技术
深部开采地压灾害发生时会释放大量弹性能，弹性能传播至巷道围岩会造成巷道的严重摧毁和人员伤亡事故，给矿山开采带来重大影响。目前，国内外采动巷道围岩防护均从弹性能的吸收角度进行防治，对于屏蔽弹性能冲击应力波没有明确的防护方法，人们也在进行相关方面的研究。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，采用将吸收外层和反射内层相结合的组合屏蔽结构方案，能有效的屏蔽和防护弹性能冲击应力波对巷道破坏。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，设置于巷道和围岩之间，所述围岩位于巷道外侧，其特征在于，所述组合屏蔽结构由吸能外层和反射内层构成，吸能外层由具有缓冲吸能效果材料构成，反射内层由具有反射、分散和缓冲弹性能冲击应力波的多孔材料采用喷填方式构成。
优选的，所述喷填方式形成的反射内层为一体化结构。
优选的，所述反射内层包括以下重量份的原料：烯烃类树脂18-24份、苯乙烯类树脂14-19.2份、碳材料粉4.8-7.2份、玻璃纤维2.1-3.2份、碳酸钙1-2份、柠檬酸1-2份、锡粉0.35-0.6份和二氧化硅粉17.6-23.8份。
优选的，所述反射内层多孔材料的制备过程和使用方法包括以下步骤：
(1)将烯烃类树脂、苯乙烯类树脂混合，加热熔化，形成熔体；
(2)将碳材料粉、碳酸钙、锡粉、二氧化硅粉投入球磨机中球磨5-10h；
(3)将步骤(2)中研磨均匀的粉末加入步骤(1)熔体中，搅拌20-25min；
(4)熔体中加入玻璃纤维，继续搅拌20-25min；
(5)加入研磨后的柠檬酸，搅拌10-15min；
(6)维持温度，保持熔体状态40-50min；
(7)将经过上述步骤处理后的熔体直接喷填在需要部位，自然冷却后，
固化成型。
优选的，所述喷填方式是将上述制备的多孔材料熔体采用喷填的方式喷填在巷道和吸能外层之间，固化后形成反射内层。
优选的，所述吸能外层是由各种具有材质轻、密度低和缓冲吸能特点的柔性多孔材料构成。
具体的，在发生冲击地压灾害时，所述吸能外层首先第一次吸收和缓冲冲击应力波，当衰减的冲击应力波到达反射内层时，再次被缓冲衰减，并被反射回吸能外层，历经吸能外层的第二次吸能和缓冲才能达到围岩。
采动围岩地压灾害发生时释放大量弹性能，弹性能以冲击应力波的方式向巷道传播，吸能外层对冲击应力波进行第一次吸收和缓冲，衰减后的冲击应力波到达反射内层时，再次被缓冲衰减，并被反射回吸能外层，吸能外层对反射回的冲击应力波进行第二次吸收和缓冲，有效的避免了反射应力波对围岩的再次破坏，也进一步保护了巷道安全，能有效避免巷道被冲击破坏。
优选的，所述反射内层为三维互联网络形成的多孔材料，对应力入射波具有良好的反射作用。
优选的，所述多孔材料包括具有最大800纳米的平均横截面尺寸的多个纳米孔，可以进一步实现缓冲和吸能。
优选的，所述碳材料粉包括碳纤维、碳纳米管和碳粉中的至少一种。
本发明提供了一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，特别采用了一种新工艺制备得到的一种多孔材料制成的反射内层，与吸能外层共同组成一种采动围岩地压灾害组合屏蔽结构，该结构通过吸能外层和反射内层的组合应用，很好的实现了深部开采地压灾害发生时对巷道的保护，确保生命财产的安全。
与同样厚度由单层吸能外层构成的屏蔽层相比，本发明通过喷填较薄的反射内层并与吸能外层构成的双层组合屏蔽结构，不仅入射波阶段被吸能外层吸能，反射阶段再次被吸能外层吸能，延长了吸能外层的吸能时间，而单层吸能外层构成的屏蔽层只在入射波阶段吸能，所以本发明双层组合屏蔽结构吸能更有效，同时通过反射内层对应力波的分散作用，能有效保障巷道安全。
与由单层反射内层构成的屏蔽层相比，本发明双层组合屏蔽结构通过吸能外层对反射波的二次吸能，能有效消除反射波对围岩的二次破坏，而单层反射内层构成的屏蔽层反射产生的反射波会对围岩产生二次破坏，所以本发明双层组合屏蔽结构能有效避免围岩的二次破坏。
此外，本发明通过喷填方式进行反射内层的构建，避免了在屏蔽层设置过程中过多采用固定装置，由于围岩结构等因素的影响，过多固定装置有时会造成围岩破坏，且完全通过固定装置组合的屏蔽层，一体化程度不高，会降低其在实际使用中屏蔽保护效果，因而本发明通过喷填方式设置反射内层，实现组合屏蔽结构成为一体化结构，也解决了多层屏蔽组合结构在实际设置中的难题之一。
本发明的有益效果主要有：
①本发明反射内层所用的材料，相对于现有多孔材料，对冲击应力波具有很好反射作用，同时有较好的分散应力波作用；
②反射内层所用原材料成本不高，制备工艺简化，适于推广；
③反射内层多孔材料可以采用喷填方法使用，喷填形成的反射内层一体化程度更高，分散和反射应力波效果更好，使用也更简单、方便；
④组合屏蔽结构，通过吸能外层多孔材料的对弹性能冲击应力波的吸收和缓冲作用以及反射内层的反射作用，使得冲击应力波到达和离开组合屏蔽结构过程中，历经多次的吸能和缓冲，不仅能有效的保护避免巷道被冲击应力波的破坏，而且避免了反射应力波对围岩的二次破坏，可以实现较好的巷道安全保障效果；
⑤组合屏蔽结构，将吸能和反射两种性质材料联用在一起，属于屏蔽结构应用中的首次，值得进一步深入研究和推广。
因而本发明的采用反射内层和吸能外层构成的组合屏蔽结构具有很好的应用前景和推广价值。
附图说明
图1为用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构的结构示意图，
其中：1-巷道，2-反射内层，3-吸能外层，4-冲击应力波，5-入射波，6-反射波，7-围岩；
图2为组合屏蔽结构中反射内层多孔材料的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
所需器材：压力传感器(测量屏蔽结构不同位置在冲击应力波作用时的峰值压力)、支撑体(支撑固定试验样本)、冲击应力波阻隔装置(检测反射应力波时用以阻隔爆炸直接冲击应力波的冲击影响)、指定性能的炸药(选用球形TNT)、炸药悬空支架以及其他相关器材，此外，试验场地地面需要进行硬化处理或者铺垫钢板。
局部应力波冲击试验：试验样本选用10cm厚度的反射内层多孔材料板，长宽分别为100cm，500gB炸药，试验距离1米，多孔材料板正前方2cm处设置阻隔挡板，在阻隔挡板正对多孔材料板中心位置留有半径5cm圆形小孔，阻隔挡板和靠板通过支撑体固定，多孔材料板贴靠在模拟巷道的靠板上，在多孔材料板正面正对阻隔板小孔位置以及多孔材料板和靠板之间设有压力传感器，其中，正对小孔多孔材料板正面设有压力传感器1号，1号传感器正对的多孔材料板背面设有压力传感器2号，在2号位置周围正三角方向辐射距离10cm设置3、4、5号压力传感器、20cm设置6、7、8号压力传感器、30cm设置9、10、11号压力传感器，检测结果：1号位置压力峰值为0.51MPa，2号为0.08MPa，3号为0.07MPa，4号为0.06MPa，5号为0.07MPa，6号为0.05MPa，7号为0.06MPa，8号为0.05MPa，9号为0.04MPa，10号为0.04MPa，11号为0.03MPa。
该试验表明组合屏蔽结构中的反射内层多孔材料板，具有很好的刚性特点，能有效的分散局部应力波冲击，避免采动围岩地压灾害发生点应力波冲击对巷道局部造成破坏并引发严重后果。
实施例2
反射内层反射试验：试验样本选用10cm厚度的反射内层多孔材料板，500gB炸药，试验距离1米，多孔材料板贴靠在通过支撑体固定的支撑体上，在多孔材料板正面，多孔材料板背面与靠板之间，经阻隔装置阻隔的反射面0.5米距离处，分别设有1、2和3号压力传感器，检测结果，1号位置压力峰值为0.52MPa，2号为0.26MPa，3号为0.34MPa。
试验表明反射内层材料，具有应力波反射特性。
实施例3
市购泡沫铝材料与多孔材料板对比试验：同样大小、厚度的市购泡沫铝材料和本发明的多孔材料板，试验条件同实施例2，多孔材料板，结果为，1号位置压力峰值为0.51MPa，2号为0.21MPa，3号为0.32MPa；泡沫铝材料板，结果为，1号位置压力峰值为0.50MPa，2号为0.33MPa，3号为0.03MPa；
对比试验说明反射内层材料对应力波反射性能明显优于市购材料。
实施例4
锡粉添加试验：将多孔材料原料构成中的锡粉舍弃，其他原料构成相同，制成多孔材料版，实验条件同实施例2，检测结果为，1号位置压力峰值为0.51MPa，2号为0.36MPa，3号为0.03MPa；
锡粉取代试验：将多孔材料原料构成中的锡粉材料，换成铝和锌，同样条件下，换成铝时，检测结果为，1号位置压力峰值为0.51MPa，2号为0.30MPa，3号为0.14MPa；换成锌时，结果为，1号位置压力峰值为0.50MPa，2号为0.29MPa，3号为0.12MPa；
试验表明反射内层原料中的锡粉对于反射性质有较强影响。
实施例5
吸能外层和反射内层组合对比试验：本发明中20cm厚度的吸能外层和10cm厚度的反射内层叠合成30cm厚度的组合屏蔽结构，市购泡沫铝材料，裁切成30cm厚度，并裁切成同样大小的方块，同样按照实施例2试验方法，试验结果为，组合屏蔽结构，1号位置压力峰值为0.51MPa，2号为0.02MPa，3号为0.03MPa；泡沫铝结构，结果为，1号位置压力峰值为0.50MPa，2号为0.21MPa，3号为0.03MPa；
试验表明，本发明用吸能外层和反射内层组成的组合屏蔽结构具有良好的应力波防护性能，要优于市购材料。
实施例6
一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，如附图1所示，设置于巷道1和围岩7之间，所述围岩7位于巷道1外侧，其特征在于，所述组合屏蔽结构由吸能外层3和反射内层2构成，吸能外层3由具有缓冲吸能效果材料构成，反射内层2由具有反射、分散和缓冲弹性能冲击应力波的多孔材料采用喷填方式构成。
其中反射内层2包括以下重量份的原料：烯烃类树脂18份、苯乙烯类树脂14份、碳材料粉4.8份、玻璃纤维2.1份、碳酸钙1份、柠檬酸1份、锡粉0.35份和二氧化硅粉17.6份；
将上述重量份的原料制成反射内层2所用多孔材料的过程：
(1)将烯烃类树脂、苯乙烯类树脂混合，加热至175℃熔化，形成熔体；
(2)将碳材料粉、碳酸钙、锡粉、二氧化硅粉投入球磨机中球磨5h；
(3)将步骤(2)中研磨均匀的粉末加入步骤(1)熔体中，搅拌20min；
(4)熔体中加入玻璃纤维，继续搅拌20min；
(5)加入研磨后的柠檬酸，搅拌10min；
(6)维持温度，保持熔体状态40min。
经过上述过程可得到用于喷射反射内层2的多孔材料，吸能外层3可以采用市购30cm厚度的泡沫铝材料，先将吸能外层30cm厚度的泡沫铝材料固定在围岩上，再铺设巷道，巷道和泡沫铝之间距离控制在10cm左右，在巷道和泡沫铝之间喷填多孔材料，自然冷却固化后与吸能外层一起构成组合屏蔽结构。实际操作时，可根据实际情况，选择适宜厚度的吸能外层材料以及喷填适宜厚度的反射内层材料，实现有效的防护作用。组合屏蔽结构在搭建过程中，可根据实际需要在巷道和泡沫铝层之间架设隔离和支撑模具，该组合屏蔽结构在地下深部开采时，能有效防护冲击地压对巷道的破坏和对围岩的二次损害，对生命财产安全有很好的保护作用。
实施例7
一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其中反射内层2包括以下重量份的原料：
烯烃类树脂24份、苯乙烯类树脂19.2份、碳材料粉7.2份、玻璃纤维3.2份、碳酸钙2份、柠檬酸2份、锡粉0.6份和二氧化硅粉23.8份
将上述重量份的原料制成反射内层2所用多孔材料的过程：
(1)将烯烃类树脂、苯乙烯类树脂混合，加热至170℃熔化，形成熔体；
(2)将碳材料粉、碳酸钙、锡粉、二氧化硅粉投入球磨机中球磨10h；
(3)将步骤(2)中研磨均匀的粉末加入步骤(1)熔体中，搅拌25min；
(4)熔体中加入玻璃纤维，继续搅拌25min；
(5)加入研磨后的柠檬酸，搅拌15min；
(6)维持温度，保持熔体状态50min。
经过上述过程可得到用于喷射反射内层2的多孔材料，吸能外层3可以采用市购35cm厚度的增强聚氨酯泡沫塑料，先将吸能外层35cm厚度的增强聚氨酯泡沫塑料固定在围岩上，再铺设巷道，巷道和增强聚氨酯泡沫塑料之间距离控制在10cm左右，在模具和增强聚氨酯泡沫塑料之间喷填多孔材料，自然冷却固化后与吸能外层一起构成组合屏蔽结构。实际操作时，可根据实际情况，选择适宜厚度的吸能外层材料以及喷填适宜厚度的反射内层材料，实现有效的防护作用。组合屏蔽结构在搭建过程中，可根据需要在巷道和增强聚氨酯泡沫塑料层之间架设隔离和支撑模具，该组合屏蔽结构在地下深部开采时，能有效防护冲击地压对巷道的破坏和对围岩的二次损害，对生命财产安全有很好的保护作用。
实施例8
一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其中反射内层2包括以下重量份的原料：
烯烃类树脂22份、苯乙烯类树脂16份、碳材料粉5.5份、玻璃纤维2.5份、碳酸钙1.5份、柠檬酸1.5份、锡粉0.45份和二氧化硅粉20.5份；
将上述重量份的原料制成反射内层2所用多孔材料的过程：
(1)将烯烃类树脂、苯乙烯类树脂混合，加热至170℃熔化，形成熔体；
(2)将碳材料粉、碳酸钙、锡粉、二氧化硅粉投入球磨机中球磨8h；
(3)将步骤(2)中研磨均匀的粉末加入步骤(1)熔体中，搅拌22min；
(4)熔体中加入玻璃纤维，继续搅拌22min；
(5)加入研磨后的柠檬酸，搅拌12min；
(6)维持温度，保持熔体状态45min。
经过上述过程可得到用于喷射反射内层2的多孔材料，吸能外层3可以采用市购35cm厚度的泡沫铝材料，先将吸能外层35cm厚度的泡沫铝材料固定在围岩上，再铺设巷道，巷道和泡沫铝之间距离控制在15cm左右，在巷道和泡沫铝之间喷填多孔材料，自然冷却固化后与吸能外层一起构成组合屏蔽结构。实际操作时，可根据实际情况，选择适宜厚度的吸能外层材料以及喷填适宜厚度的反射内层材料，实现有效的防护作用。组合屏蔽结构在搭建过程中，可根据需要在巷道和泡沫铝层之间架设隔离和支撑模具，该组合屏蔽结构在地下深部开采时，能有效防护冲击地压对巷道的破坏和对围岩的二次损害，对生命财产安全有很好的保护作用。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，设置于巷道和围岩之间，所述围岩位于巷道外侧，其特征在于，所述组合屏蔽结构由吸能外层和反射内层构成，吸能外层由具有缓冲吸能效果材料构成，反射内层由具有反射、分散和缓冲弹性能冲击应力波的多孔材料采用喷填方式构成，所述反射内层包括以下重量份的原料：烯烃类树脂18-24份、苯乙烯类树脂14-19.2份、碳材料粉4.8-7.2份、玻璃纤维2.1-3.2份、碳酸钙1-2份、柠檬酸1-2份、锡粉0.35-0.6份和二氧化硅粉17.6-23.8份。
2.根据权利要求1所述的一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其特征在于，所述喷填方式形成的反射内层为一体化结构。
3.根据权利要求2所述的一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其特征在于，所述反射内层多孔材料的制备过程和使用方法包括以下步骤：
(1)将烯烃类树脂、苯乙烯类树脂混合，加热至熔化，形成熔体；
(2)将碳材料粉、碳酸钙、锡粉、二氧化硅粉投入球磨机中球磨5-10h；
(3)将步骤(2)中研磨均匀的粉末加入步骤(1)熔体中，搅拌20-25min；
(4)熔体中加入玻璃纤维，继续搅拌20-25min；
(5)加入研磨后的柠檬酸，搅拌10-15min；
(6)维持温度，保持熔体状态40-50min；
(7)将经过上述步骤处理后的熔体直接喷填在需要部位，自然冷却后，固化成型。
4.根据权利要求1所述的一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其特征在于，所述喷填方式是将权利要求3制备的多孔材料熔体采用喷填方式喷填在巷道和吸能外层之间，固化后形成反射内层。
5.根据权利要求1所述的一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其特征在于，所述吸能外层是由各种具有材质轻、密度低和缓冲吸能特点的柔性多孔材料构成。
6.根据权利要求1所述的一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其特征在于，在发生冲击地压灾害时，所述吸能外层首先第一次吸收和缓冲冲击应力波，当衰减的冲击应力波到达反射内层时，再次被缓冲衰减，并被反射回吸能外层，历经吸能外层的第二次吸能和缓冲才能达到围岩。
7.根据权利要求1所述的一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其特征在于，所述反射内层为三维互联网络形成的多孔材料，对应力入射波具有良好的反射作用。
8.根据权利要求1所述的一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其特征在于，所述反射内层材料包括具有最大800纳米的平均横截面尺寸的多个纳米孔，可以进一步实现缓冲和吸能。
9.根据权利要求1所述的一种用于采动围岩地压灾害防护的组合屏蔽结构，其特征在于，所述碳材料粉包括碳纤维、碳纳米管和碳粉中的至少一种。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU968463A2 (ru) * | 1981-02-12 | 1982-10-23 | за вители | Устройство дл гашени энергии ударной волны в горной выработке |
| JP2010156156A (ja) * | 2008-12-27 | 2010-07-15 | Taiheiyo Materials Corp | 耐火被覆構造およびその形成方法 |
| CN201696057U (zh) * | 2010-06-08 | 2011-01-05 | 辽宁工程技术大学 | 吸收地压冲击能刚柔耦合支护一体化装置 |
| CN204200244U (zh) * | 2014-10-21 | 2015-03-11 | 新汶矿业集团有限责任公司 | 一种双层锚网喷耦合支护结构 |
| CN104806265A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-29 | 辽宁工程技术大学 | 一种全煤巷道防冲击地压方法 |
| CN106881921A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-06-23 | 武汉大学 | 冲击波复合消能防护装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10281242B2 (en) * | 2012-06-20 | 2019-05-07 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Material and process for coupling impulses and shockwaves into solids |
| CN103061781B (zh) * | 2013-01-24 | 2014-12-03 | 辽宁工程技术大学 | 人工调控巷道围岩支护消能减震特性防治冲击地压的方法 |
| CN105017716A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-11-04 | 苏州凯欧曼新材料科技有限公司 | 一种轻质纤维增强型复合建筑板材及其制备方法 |
| CN110006303A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-12 | 江南大学 | 一种阻挡爆炸冲击波应急防爆材料 |
| CN110160420A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-08-23 | 吉林市圣赢碳纤维制品科技有限公司 | 一种混杂复合材料防爆筒及其结构 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU968463A2 (ru) * | 1981-02-12 | 1982-10-23 | за вители | Устройство дл гашени энергии ударной волны в горной выработке |
| JP2010156156A (ja) * | 2008-12-27 | 2010-07-15 | Taiheiyo Materials Corp | 耐火被覆構造およびその形成方法 |
| CN201696057U (zh) * | 2010-06-08 | 2011-01-05 | 辽宁工程技术大学 | 吸收地压冲击能刚柔耦合支护一体化装置 |
| CN204200244U (zh) * | 2014-10-21 | 2015-03-11 | 新汶矿业集团有限责任公司 | 一种双层锚网喷耦合支护结构 |
| CN104806265A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-29 | 辽宁工程技术大学 | 一种全煤巷道防冲击地压方法 |
| CN106881921A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-06-23 | 武汉大学 | 冲击波复合消能防护装置 |
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