CN111734463A - 一种拱形巷道吸能防冲联合支护设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拱形巷道吸能防冲联合支护设备，包括液压抬棚和巷道断面支护防冲支架，液压抬棚和巷道断面支护防冲支架垂直交接构成三维空间稳定结构，液压抬棚由抬棚液压立柱、箱式顶梁、箱式底梁和第一吸能防冲器组成；巷道断面支护防冲支架由液压支架、弧形顶梁、弧形底梁和第二吸能防冲器组成，抬棚液压立柱、箱式顶梁与箱式顶梁第一吸能防冲器组成纵向支架结构；弧形顶梁、弧形底梁、液压支架和第二吸能防冲器铰接组合成横向支架结构。本发明的支护设备具备自我保护和有效控制围岩冲击的功能，具有较强的抗冲击力学性能，适用于冲击地压巷道支护。本发明能够对巷道两帮进行保护，能够增强巷道液压支架在侧向力作用下的稳定性，便于组装。

Description

一种拱形巷道吸能防冲联合支护设备
技术领域
本发明属于煤矿井下开采设备支护的技术领域，尤其涉及一种拱形巷道吸能防冲联合支护设备。
背景技术
深度开采是采煤的必然趋势。深度煤层结构复杂，冲击地压容易发生，而75％的冲击地压发生在巷道中工作面儿0至100米超前支护范围内。减少冲击地压的危害，巷道支护成为机械技术领域重要课题。现有液压支架支护强度低，安全性能差，部分支架移架方式容易引起顶板破坏。支架对底板的防护能力较强，防冲能力较差，冲击来时易造成支架巷道破坏，抵抗两帮载荷能力差，支架易倾倒破坏；侧向防护能力较差，稳定性不好。
发明内容
基于以上现有技术的液压支架的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种拱形巷道吸能防冲联合支护设备，稳定性好，支护能力强，防冲性能好。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种拱形巷道吸能防冲联合支护设备，包括液压抬棚和巷道断面支护防冲支架，所述液压抬棚和巷道断面支护防冲支架垂直交接构成三维空间稳定结构；所述液压抬棚包括抬棚液压立柱和连接在所述抬棚液压立柱底部的第一吸能防冲器，所述抬棚液压立柱的顶端与箱式顶梁铰接，所述第一吸能防冲器的底端与箱式底梁连接；所述巷道断面支护防冲支架包括弧形顶梁和弧形底梁，所述弧形顶梁和弧形底梁的两侧分别设有连接在两者之间的左帮和右帮；所述弧形顶梁和弧形底梁之间靠近所述左帮和右帮的位置均铰接有液压支架和第二吸能防冲器，所述第二吸能防冲器配置在所述液压支架的底部；所述箱式顶梁的两端与所述弧形顶梁的中间位置由限位铰铰接，所述抬棚液压立柱、箱式顶梁与箱式底梁、第一吸能防冲器组成纵向支架结构；所述弧形顶梁、弧形底梁、液压支架和第二吸能防冲器铰接组合成横向支架结构。
可选的，所述液压支架的顶端铰接在所述左帮和右帮与所述弧形顶梁的铰接处，所述第二吸能防冲器的下端通过立柱连接销连于弧形底梁的两端。
进一步的，所述左帮和右帮的上半部分上形成有滑动槽，所述弧形顶梁的两端与液压支架的顶端通过帮顶连接销铰接，且该帮顶连接销穿过所述滑动槽并可在滑动槽中滑动。
可选的，所述弧形顶梁与巷道顶板接触，所述弧形底梁的底面与巷道底板接触，所述左帮和右帮与巷道的左右面接触。
可选的，所述弧形顶梁的弧度为π/2，其半径为3.6m，分为左右对称的两段，其中间由限位铰连接；所述弧形底梁的弧度为π/6，其半径为10m。
进一步的，所述抬棚液压立柱的长度为1960-3610mm，其伸长量为900mm，其工作阻力为初撑力的1.1-1.4倍；所述第一吸能防冲器的高度为506mm，可变形让位量≤176mm。
由上，本发明的拱形巷道吸能防冲联合支护设备具备了自我保护和有效控制围岩冲击的功能，为支架实现防冲作用提供了重要依托，具有较强的抗冲击力学性能，适用于冲击地压巷道支护。本发明能够对巷道两帮进行保护，能够增强巷道液压支架在侧向力作用下的稳定性，便于组装。
另外，本发明的拱形巷道吸能防冲联合支护设备结构稳定，强度大，支撑力强，具有良好的防护性能。本发明的支架在承载构件上对顶梁、掩护梁等进行改造，以提高防冲功能和支架结构强度。巷道断面支护防冲支架的顶梁和底梁均为弧形，可增大与围岩接触面积，左右帮可承担横向冲击，增大支护力保护支架。当顶梁受到冲力时，液压支架收缩，帮顶连接销从滑动槽滑下。同时抬棚液压立柱收缩，吸能防冲器接收液压立柱压力吸能缓冲保护液压支架。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明优选实施例的拱形巷道吸能防冲联合支护设备的液压抬棚的结构示意图；
图2为本发明的拱形巷道吸能防冲联合支护设备的巷道断面支护防冲支架的结构示意图；
图3为本发明的拱形巷道吸能防冲联合支护设备的吸能防冲器的结构示意图；
图4为本发明的液压抬棚和巷道断面支护防冲支架连接的结构示意图。
图中，1-限位铰、2-弧形顶梁、3-帮顶连接销、4-右帮、5-液压支架、6-滑动槽、7-第二吸能防冲器、8-帮底连接销、9-立柱连接销、10-弧形底梁、11-左帮、12-箱式底梁、13-箱式顶梁、14-第一吸能防冲器、15-抬棚液压立柱、16-侧护板、17-连接销。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
如图4所示，本发明的拱形巷道吸能防冲联合支护设备包括液压抬棚和巷道断面支护防冲支架。所述液压抬棚和巷道断面支护防冲支架垂直交接构成三维空间稳定结构，其中，如图1所示，液压抬棚由抬棚液压立柱15、箱式顶梁13、箱式底梁12和第一吸能防冲器14组成，所述箱式底梁12上连有第一吸能防冲器14，第一吸能防冲器14上连接抬棚液压立柱15，抬棚液压立柱15的顶端与箱式顶梁13铰接，箱式顶梁13的两侧有侧护板16，侧护板16与箱式顶梁13铰接，侧护板16的中下部位置连有连接销17，用于连接巷道断面支护防冲支架的顶梁。
如图2所示，本发明的巷道断面支护防冲支架由液压支架5、弧形顶梁2、弧形底梁10和第二吸能防冲器7组成，液压支架5的底部配有第二吸能防冲器7，第二吸能防冲器7与弧形底梁10的底部铰接。液压支架5下方的第二吸能防冲器7可针对突发较大的顶底板冲击时快速变形让位与吸收岩体冲击能，保护支架整体结构不受冲击损坏。液压支架5的顶端与弧形顶梁2的两端铰接。弧形顶梁2的两侧分别设有左帮11和右帮4，右帮4的上部设有滑动槽6，右帮4通过帮底连接销8与弧形底梁10的相连。弧形顶梁2从中间利用限位铰1分成左右对称两部分。弧形梁10的两端用帮底连接销8与左帮11和右帮4的下部连接。右帮4上部的滑动槽6用帮顶连接销3连接弧形顶梁2的两端。同时，帮顶连接销3与液压支架5顶部的连接孔相连，连接销3为滑块结构，可在滑动槽6中滑动连接。左帮11与右帮4结构对称。
第二吸能防冲器7的下端通过立柱连接销9连于弧形底梁10。液压抬棚的连接销17与巷道断面支护防冲支架的限位铰1交接一起。抬棚液压立柱15、箱式顶梁13与箱式底梁12、第一吸能防冲器14组成纵向支架结构，液压支架5及第二吸能防冲器7与弧形顶梁2和弧形底梁10铰接组合成横向支架结构。
本发明的抬棚液压立柱15的长度为1960-3610mm，其中活动端的伸长量为900mm，其工作阻力为初撑力的1.1-1.4倍。第一吸能防冲器14的高度为506mm，可变形让位量≤176mm。
发明的巷道断面支护防冲支架的弧形顶梁2与巷道顶板接触，弧形底梁10的底面与巷道底板接触，左帮11和右帮4与巷道的左右面接触。弧形顶梁2的弧度为π/2，其半径为3.6m，从中间利用限位铰1分成左右对称的两段，所述弧形底梁10的弧度为π/6，其半径为10m。
如图3所述，本发明的吸能防冲器内开有梯形孔，内部有折叠结构，能产生大的位移空间，梯形孔内放六边体，内有流动的物质，当有压力产生时，孔内产生支撑将外压转变为恒压，将压力调节为恒力，产生吸能作用，使得巷道支架更加恒定平稳。
液压支架5也为液压立柱，是将液压能转换成为机械能的液压执行元件。液压立柱可通过伸缩实现其对连接的部件的推拉作用，使左右帮底面与弧形底梁呈现不同的角度状态。
支护时围岩静压力下吸能装置不变形，冲击力压发生时，液压支架5(液压立柱)来不及开启，液压立柱承载力大于工作阻力。达到吸能装置的破坏力，吸能装置会通过塑性变形直接耗散为围岩冲击能。同时变形空间给围岩一定的能量释放空间，间接散耗为岩冲击能，为保证吸能装置的可靠性，吸能装置溃压破坏力设置为液压立柱工作阻力的1.1至1.4倍。
本发明的支护设备具备了自我保护和有效控制围岩冲击的功能，为支架实现防冲作用提供了重要依托，具有较强的抗冲击力学性能，适用于冲击地压巷道支护。本发明能够对巷道两帮进行保护，能够增强巷道液压支架在侧向力作用下的稳定性，便于组装。左右帮上半段设有滑动槽，增强了支架的收缩性能。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种拱形巷道吸能防冲联合支护设备，其特征在于，包括液压抬棚和巷道断面支护防冲支架，所述液压抬棚和巷道断面支护防冲支架垂直交接构成三维空间稳定结构；
所述液压抬棚包括抬棚液压立柱(15)和连接在所述抬棚液压立柱(15)底部的第一吸能防冲器(14)，所述抬棚液压立柱(15)的顶端与箱式顶梁(13)铰接，所述第一吸能防冲器(14)的底端与箱式底梁(12)连接；
所述巷道断面支护防冲支架包括弧形顶梁(2)和弧形底梁(10)，所述弧形顶梁(2)和弧形底梁(10)的两侧分别设有连接在两者之间的左帮(11)和右帮(4)；
所述弧形顶梁(2)和弧形底梁(10)之间靠近所述左帮(11)和右帮(4)的位置均铰接有液压支架(5)和第二吸能防冲器(7)，所述第二吸能防冲器(7)配置在所述液压支架(5)的底部；
所述箱式顶梁(13)的两端与所述弧形顶梁(2)的中间位置由限位铰(1)铰接，所述抬棚液压立柱(15)、箱式顶梁(13)与箱式底梁(12)、第一吸能防冲器(14)组成纵向支架结构；所述弧形顶梁(2)、弧形底梁(10)、液压支架(5)和第二吸能防冲器(7)铰接组合成横向支架结构。
2.如权利要求1所述的拱形巷道吸能防冲联合支护设备，其特征在于，所述液压支架(5)的顶端铰接在所述左帮(11)和右帮(4)与所述弧形顶梁(2)的铰接处，所述第二吸能防冲器(7)的下端通过立柱连接销(9)连于弧形底梁(10)的两端。
3.如权利要求2所述的拱形巷道吸能防冲联合支护设备，其特征在于，所述右帮(4)的上半部分形成有滑动槽(6)，所述弧形顶梁(2)的两端与液压支架(5)的顶端通过帮顶连接销(3)铰接，且该帮顶连接销(3)穿过所述滑动槽(6)并可在滑动槽(6)中滑动。
4.如权利要求1至3任一项所述的拱形巷道吸能防冲联合支护设备，其特征在于，所述弧形顶梁(2)与巷道顶板接触，所述弧形底梁(10)的底面与巷道底板接触，所述左帮(11)和右帮(4)与巷道的左右面接触。
5.如权利要求1所述的拱形巷道吸能防冲联合支护设备，其特征在于，所述弧形顶梁(2)的弧度为π/2，其半径为3.6m，分为左右对称的两段，其中间由限位铰(1)连接；
所述弧形底梁(10)的弧度为π/6，其半径为10m。
6.如权利要求1所述的拱形巷道吸能防冲联合支护设备，其特征在于，所述抬棚液压立柱(15)的长度为1960-3610mm，其伸长量为900mm，其工作阻力为初撑力的1.1-1.4倍；
所述第一吸能防冲器(14)的高度为506mm，可变形让位量≤176mm。
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