CN112855235A - 一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其包括支撑基柱、侧扩撑组件、连接梁架、微调装置以及垂直面支撑补偿组件，所述支撑基柱之间横向固定有连接梁架，并由所述连接梁架对煤矿井下内部上顶板进行支护；所述支撑基柱的上下两端均设置有垂直面支撑补偿组件，所述垂直面支撑补偿组件与上顶板以及底板相接触抵靠；所述支撑基柱的一侧面还设置有侧扩撑组件，所述侧扩撑组件对煤矿井下侧围岩层进行顶压防护；所述支撑基柱内还设置有微调装置，所述微调装置与所述侧扩撑组件以及垂直面支撑补偿组件相连接传动，并对侧扩撑组件以及垂直面支撑补偿组件的支护面弧度以及支护高度进行精准微调，使得靠近支护面域的煤岩体内部呈紧凑状态。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下支护防护设备技术领域，具体为一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构。
背景技术
煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，随着社会的不断发展，社会能源需求的不断提高，煤炭作为主要的能源来源，其需求量越来越大。因此随着煤炭开采量和开采范围的不断增加，煤炭的开采条件也越来越困难。这造成矿井的深度不断增加，这样大埋深、构造应力、采动不均匀的叠加应力作用影响下的巷道十分显现；现有技术中，在利用锚杆对煤矿井下进行支护的结构中，受内部工作开采力的影响，煤矿井下煤岩体在长期受振情况下，其内部岩层易出现松弛现象，导致内部支护面出现局部下沉，给大型、深井煤矿安全生产埋上隐患，因此有必要提出一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，以解决上述问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其包括支撑基柱、侧扩撑组件、连接梁架、微调装置以及垂直面支撑补偿组件，其中，所述支撑基柱为该防护结构的主支撑立柱，所述支撑基柱竖直设置在煤矿井下煤岩巷道的两侧壁沿路位置，所述支撑基柱之间横向固定有连接梁架，并由所述连接梁架对煤矿井下内部上顶板进行支护；
所述支撑基柱的上下两端均设置有垂直面支撑补偿组件，所述垂直面支撑补偿组件与上顶板以及底板相接触抵靠；
所述支撑基柱的一侧面还设置有侧扩撑组件，所述侧扩撑组件对煤矿井下侧围岩层进行顶压防护；
所述支撑基柱内还设置有微调装置，所述微调装置与所述侧扩撑组件以及垂直面支撑补偿组件相连接传动，并对侧扩撑组件以及垂直面支撑补偿组件的支护面弧度以及支护高度进行精准微调，使得靠近支护面域的煤岩体内部呈紧凑状态。
作为本发明的一种优选技术方案，所述侧扩撑组件包括安装支座、内导向盘、中心螺件、侧撑板件、连接支杆以及传接导杆，其中，所述支撑基柱的上下两侧对称固定有安装支座，各所述安装支座上均横向固定有连接支杆，所述连接支杆之间铰设有侧撑板件；
所述侧撑板件的横截面呈弧形结构，且，所述安装支座的下端面同轴固定有内导向盘；
所述内导向盘与所述安装支座的内部中侧竖直贯穿设置有中心螺件，所述中心螺件通过内置轴承可相对转动的限位设置在所述安装支座上；
所述中心螺件上通过螺纹啮合作用可相对上下滑动的设置有连接盘件，所述连接盘件靠近所述内导向盘的一侧圆周铰接有多个传接导杆，所述传接导杆的一端可相对滑动的限位设置在所述内导向盘件上；
靠近所述侧撑板件一侧的所述传接导杆上还铰设有扩撑导杆组，所述扩撑导杆组联设在所述传接导杆与所述侧撑板件之间，并由所述传接导杆的传接导向作用对侧撑板件的支护弧度进行调整。
作为本发明的一种优选技术方案，所述扩撑导杆组包括上联动支杆以及固定连杆，其中，所述传接导杆的杆臂上固定有旋转轴件，所述上联动支杆与所述固定连杆的一端均通过所述旋转轴件与传动导杆相铰接；
所述上联动支杆的一端可相对转动的设置有辅助导轮，且所述侧撑板件的内弧面上开设有用于辅助导轮限位滑动的内置滑轨，使得所述上联动支杆与所述侧撑板件滑动连接；
所述侧撑板件上贯穿固定有连接件，所述固定连杆的一端通过连接件与所述侧撑板件相铰接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述传接导杆靠近所述安装支座的一端与所述内导向盘之间还联设有多个连接弹簧。
作为本发明的一种优选技术方案，所述垂直面支撑补偿组件包括固定锚件、承接导板以及导向轮件，其中，所述安装支座远离所述内导向盘的一侧横向设置有承接导板；
所述承接导板的横截面呈倒L字形结构，所述中心螺件的一端贯穿设置在所述承接导板上，并通过螺纹啮合传动作用驱动所述承接导板作上下滑移运动；
且，所述内导向盘的一侧可相对转动的设置有导向轮件，所述导向轮件辅助承接导板进行竖向滑移；
所述中心螺件伸出所述承接导盘的一端还安装有固定锚件。
作为本发明的一种优选技术方案，所述微调装置包括旋转电机、外固定架以及传动齿件，其中，所述支撑基柱的内部中侧固定有外固定架，所述外固定架的上下两侧均设有用于限位安装所述中心螺件的内置凹位，所述中心螺件伸入所述外固定架内的一端均固定有传动齿件，所述支撑基柱上安装有旋转电机，所述旋转电机的输出端通过传动齿件与所述中心螺件啮合传动；
所述外固定架上靠近所述侧撑板件的一侧还设置有助撑导件，所述助撑导件在微调装置控制所述侧撑板件进行高弧度顶压支护工作时对其助力支撑。
作为本发明的一种优选技术方案，所述助撑导件还包括连接套管、安装锚杆、转动盘件以及内置转体，其中，所述外固定架上可相对转动的横向设置有连接套管，所述连接套管的一端与所述旋转电机的输出端相固定，所述连接套管内可相对限位滑动的同轴设置有安装锚杆；
所述安装锚杆的一端贯穿在所述侧撑板件上，并通过螺纹啮合传动作用与所述侧撑板件连接传动；
所述安装锚杆上还固定有转动盘件，所述转动盘件的一侧端面圆周阵列设置有多个内置转体；且所述侧撑板件上安装有支撑挡板，所述转动盘件通过内置转体可相对转动的与所述支撑挡板接触连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑挡板与所述侧撑板件之间还排设有多组辅助弹簧。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，具备以下有益效果：
本发明中，为预防煤岩体在开采过程中出现内部结构松弛并缓慢下沉的现象，通过在支撑基柱的上下两端以及其侧沿支护端分别设置垂直面支撑补偿组件与侧扩撑组件，由微调装置对其进行护面弧度以及支护高度进行精准调控，使得其达到防护式顶压效果，从而提高煤岩体内部结构的紧凑效果；此中，尤其针对其煤岩侧围的多方位松弛情况；通过在支撑基柱的侧面设有外凸式侧撑板件，由传接导杆控制各扩撑导杆组对其进行有效顶压撑护，从而实现支护面各点位的防护支撑目的；同时在侧扩撑组件进行对外扩撑支护中，垂直面支撑补偿组件同比进行垂直面相位补偿，以增强煤岩体内各区域的联动紧凑效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中侧扩撑组件的局部示意图；
图3为本发明中扩撑导杆组的结构示意图；
图4为本发明中垂直面支撑补偿组件的局部示意图；
图5为本发明中微调装置的结构示意图；
图6为本发明中助撑导件的结构示意图；
图中：1支撑基柱、2连接梁架、3垂直面支撑补偿组件、301承接导板、302导向轮件、303固定锚件、4侧扩撑组件、401安装支座、402内导向盘、403中心螺件、404连接盘件、405连接支杆、406传接导杆、407侧撑板件、408上联动支杆、409固定连杆、410连接弹簧、5微调装置、501外固定架、502旋转电机、503传动齿件、6助撑导件、601连接套管、602安装锚杆、603转动盘件、604内置转体、605辅助弹簧。
具体实施方式
参照图1，本发明提供一种技术方案：一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其包括支撑基柱1、侧扩撑组件4、连接梁架2、微调装置5以及垂直面支撑补偿组件3，其中，所述支撑基柱1为该防护结构的主支撑立柱，所述支撑基柱1竖直设置在煤矿井下煤岩巷道的两侧壁沿路位置，所述支撑基柱1之间横向固定有连接梁架2，并由所述连接梁架2对煤矿井下内部上顶板进行支护；
所述支撑基柱1的上下两端均设置有垂直面支撑补偿组件3，所述垂直面支撑补偿组件3与上顶板以及底板相接触抵靠；
所述支撑基柱1的一侧面还设置有侧扩撑组件4，所述侧扩撑组件4对煤矿井下侧围岩层进行顶压防护；
所述支撑基柱1内还设置有微调装置5，所述微调装置5与所述侧扩撑组件4以及垂直面支撑补偿组件3相连接传动，并对侧扩撑组件4以及垂直面支撑补偿组件3的支护面弧度以及支护高度进行精准微调，使得靠近支护面域的煤岩体内部呈紧凑状态，此中，需要注意的是，在微调装置控制侧扩撑组件对外进行强度支撑防护时，垂直面支撑补偿组件会与此同时进行垂直面高度补偿，因此在一般情况下(井下掘面相对处于浅位)，当煤矿井下中顶板与侧围岩层同时长期受振松弛时，方才对其进行支撑面防护调整，以提高支撑防护的有效利用率。
参照图2，本实施例中，所述侧扩撑组件4包括安装支座401、内导向盘402、中心螺件403、侧撑板件407、连接支杆405以及传接导杆406，其中，所述支撑基柱1的上下两侧对称固定有安装支座401，各所述安装支座401上均横向固定有连接支杆405，所述连接支杆405之间铰设有侧撑板件407；
所述侧撑板件407的横截面呈弧形结构，且，所述安装支座401的下端面同轴固定有内导向盘402；
所述内导向盘402与所述安装支座401的内部中侧竖直贯穿设置有中心螺件403，所述中心螺件403通过内置轴承可相对转动的限位设置在所述安装支座401上；
所述中心螺件403上通过螺纹啮合作用可相对上下滑动的设置有连接盘件404，所述连接盘件404靠近所述内导向盘402的一侧圆周铰接有多个传接导杆406，所述传接导杆406的一端可相对滑动的限位设置在所述内导向盘件402上；
靠近所述侧撑板件407一侧的所述传接导杆406上还铰设有扩撑导杆组，所述扩撑导杆组联设在所述传接导杆406与所述侧撑板件407之间，并由所述传接导杆406的传接导向作用对侧撑板件407的支护弧度进行调整，此中，通过中心螺件的旋转传动，控制传接导杆进行偏转滑移，使得扩撑导杆组能对侧撑板件进行不同强度的顶压支撑，从而控制侧撑板件的扩撑效果。
参照图3，本实施例中，所述扩撑导杆组包括上联动支杆408以及固定连杆409，其中，所述传接导杆406的杆臂上固定有旋转轴件，所述上联动支杆408与所述固定连杆409的一端均通过所述旋转轴件与传动导杆406相铰接；
所述上联动支杆408的一端可相对转动的设置有辅助导轮，且所述侧撑板件407的内弧面上开设有用于辅助导轮限位滑动的内置滑轨，使得所述上联动支杆408与所述侧撑板件407滑动连接；
所述侧撑板件407上贯穿固定有连接件，所述固定连杆409的一端通过连接件与所述侧撑板件407相铰接。
本实施例中，所述传接导杆406靠近所述安装支座401的一端与所述内导向盘402之间还联设有多个连接弹簧410，通过连接弹簧的弹力作用能有效降低扩撑导杆组所传递的内部幅值振动，具有一定的减震防护效果。
参照图4，本实施例中，所述垂直面支撑补偿组件3包括固定锚件303、承接导板301以及导向轮件302，其中，所述安装支座401远离所述内导向盘402的一侧横向设置有承接导板301；
所述承接导板301的横截面呈倒L字形结构，所述中心螺件403的一端贯穿设置在所述承接导板301上，并通过螺纹啮合传动作用驱动所述承接导板301作上下滑移运动；
且，所述内导向盘402的一侧可相对转动的设置有导向轮件302，所述导向轮件302辅助承接导板301进行竖向滑移；
所述中心螺件403伸出所述承接导盘301的一端还安装有固定锚件303。
参照图5，本实施例中，所述微调装置5包括旋转电机502、外固定架501以及传动齿件503，其中，所述支撑基柱1的内部中侧固定有外固定架501，所述外固定架501的上下两侧均设有用于限位安装所述中心螺件403的内置凹位，所述中心螺件403伸入所述外固定架501内的一端均固定有传动齿件503，所述支撑基柱1上安装有旋转电机502，所述旋转电机502的输出端通过传动齿件503与所述中心螺件403啮合传动；
所述外固定架501上靠近所述侧撑板件407的一侧还设置有助撑导件6，所述助撑导件6在微调装置5控制所述侧撑板件407进行高弧度顶压支护工作时对其助力支撑，提高内部结构强度。
参照图6，本实施例中，所述助撑导件6还包括连接套管601、安装锚杆602、转动盘件603以及内置转体604，其中，所述外固定架501上可相对转动的横向设置有连接套管601，所述连接套管601的一端与所述旋转电机502的输出端相固定，所述连接套管601内可相对限位滑动的同轴设置有安装锚杆602；
所述安装锚杆602的一端贯穿在所述侧撑板件407上，并通过螺纹啮合传动作用与所述侧撑板件407连接传动；
所述安装锚杆602上还固定有转动盘件603，所述转动盘件603的一侧端面圆周阵列设置有多个内置转体604；且所述侧撑板件407上安装有支撑挡板，所述转动盘件603通过内置转体604可相对转动的与所述支撑挡板接触连接，此中，在侧撑板件进行扩撑防护中，通过将安装锚杆伸入侧围岩层内，具有一定的定位支护效果，提高防护能力。
本实施例中，所述支撑挡板与所述侧撑板件407之间还排设有多组辅助弹簧605。
具体地，在对煤矿井下煤岩体的防护支撑中，由旋转电机的旋转驱动下，各中心螺件通过螺纹啮合传动作用驱动传接导杆沿内导向盘进行滑移，使得固定连杆能对侧撑板件提供斜面顶压支撑力，同时承接导板沿中心螺件进行垂直面相位补偿，并提升其防护高度；且，助撑导件通过其转动盘件对侧撑板件提供中心横向顶压作用力，增强内部结构强度。
以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其包括支撑基柱(1)、侧扩撑组件(4)、连接梁架(2)、微调装置(5)以及垂直面支撑补偿组件(3)，其中，所述支撑基柱(1)为该防护结构的主支撑立柱，所述支撑基柱(1)竖直设置在煤矿井下煤岩巷道的两侧壁沿路位置，其特征在于：所述支撑基柱(1)之间横向固定有连接梁架(2)，并由所述连接梁架(2)对煤矿井下内部上顶板进行支护；
所述支撑基柱(1)的上下两端均设置有垂直面支撑补偿组件(3)，所述垂直面支撑补偿组件(3)与上顶板以及底板相接触抵靠；
所述支撑基柱(1)的一侧面还设置有侧扩撑组件(4)，所述侧扩撑组件(4)对煤矿井下侧围岩层进行顶压防护；
所述支撑基柱(1)内还设置有微调装置(5)，所述微调装置(5)与所述侧扩撑组件(4)以及垂直面支撑补偿组件(3)相连接传动，并对侧扩撑组件(4)以及垂直面支撑补偿组件(3)的支护面弧度以及支护高度进行精准微调，使得靠近支护面域的煤岩体内部呈紧凑状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其特征在于：所述侧扩撑组件(4)包括安装支座(401)、内导向盘(402)、中心螺件(403)、侧撑板件(407)、连接支杆(405)以及传接导杆(406)，其中，所述支撑基柱(1)的上下两侧对称固定有安装支座(401)，各所述安装支座(401)上均横向固定有连接支杆(405)，所述连接支杆(405)之间铰设有侧撑板件(407)；
所述侧撑板件(407)的横截面呈弧形结构，且，所述安装支座(401)的下端面同轴固定有内导向盘(402)；
所述内导向盘(402)与所述安装支座(401)的内部中侧竖直贯穿设置有中心螺件(403)，所述中心螺件(403)通过内置轴承可相对转动的限位设置在所述安装支座(401)上；
所述中心螺件(403)上通过螺纹啮合作用可相对上下滑动的设置有连接盘件(404)，所述连接盘件(404)靠近所述内导向盘(402)的一侧圆周铰接有多个传接导杆(406)，所述传接导杆(406)的一端可相对滑动的限位设置在所述内导向盘件(402)上；
靠近所述侧撑板件(407)一侧的所述传接导杆(406)上还铰设有扩撑导杆组，所述扩撑导杆组联设在所述传接导杆(406)与所述侧撑板件(407)之间，并由所述传接导杆(406)的传接导向作用对侧撑板件(407)的支护弧度进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其特征在于：所述扩撑导杆组包括上联动支杆(408)以及固定连杆(409)，其中，所述传接导杆(406)的杆臂上固定有旋转轴件，所述上联动支杆(408)与所述固定连杆(409)的一端均通过所述旋转轴件与传动导杆(406)相铰接；
所述上联动支杆(408)的一端可相对转动的设置有辅助导轮，且所述侧撑板件(407)的内弧面上开设有用于辅助导轮限位滑动的内置滑轨，使得所述上联动支杆(408)与所述侧撑板件(407)滑动连接；
所述侧撑板件(407)上贯穿固定有连接件，所述固定连杆(409)的一端通过连接件与所述侧撑板件(407)相铰接。
4.根据权利要求3所述的一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其特征在于：所述传接导杆(406)靠近所述安装支座(401)的一端与所述内导向盘(402)之间还联设有多个连接弹簧(410)。
5.根据权利要求4所述的一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其特征在于：所述垂直面支撑补偿组件(3)包括固定锚件(303)、承接导板(301)以及导向轮件(302)，其中，所述安装支座(401)远离所述内导向盘(402)的一侧横向设置有承接导板(301)；
所述承接导板(301)的横截面呈倒L字形结构，所述中心螺件(403)的一端贯穿设置在所述承接导板(301)上，并通过螺纹啮合传动作用驱动所述承接导板(301)作上下滑移运动；
且，所述内导向盘(402)的一侧可相对转动的设置有导向轮件(302)，所述导向轮件(302)辅助承接导板(301)进行竖向滑移；
所述中心螺件(403)伸出所述承接导盘(301)的一端还安装有固定锚件(303)。
6.根据权利要求5所述的一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其特征在于：所述微调装置(5)包括旋转电机(502)、外固定架(501)以及传动齿件(503)，其中，所述支撑基柱(1)的内部中侧固定有外固定架(501)，所述外固定架(501)的上下两侧均设有用于限位安装所述中心螺件(403)的内置凹位，所述中心螺件(403)伸入所述外固定架(501)内的一端均固定有传动齿件(503)，所述支撑基柱(1)上安装有旋转电机(502)，所述旋转电机(502)的输出端通过传动齿件(503)与所述中心螺件(403)啮合传动；
所述外固定架(501)上靠近所述侧撑板件(407)的一侧还设置有助撑导件(6)，所述助撑导件(6)在微调装置(5)控制所述侧撑板件(407)进行高弧度顶压支护工作时对其助力支撑。
7.根据权利要求6所述的一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其特征在于：所述助撑导件(6)还包括连接套管(601)、安装锚杆(602)、转动盘件(603)以及内置转体(604)，其中，所述外固定架(501)上可相对转动的横向设置有连接套管(601)，所述连接套管(601)的一端与所述旋转电机(502)的输出端相固定，所述连接套管(601)内可相对限位滑动的同轴设置有安装锚杆(602)；
所述安装锚杆(602)的一端贯穿在所述侧撑板件(407)上，并通过螺纹啮合传动作用与所述侧撑板件(407)连接传动；
所述安装锚杆(602)上还固定有转动盘件(603)，所述转动盘件(603)的一侧端面圆周阵列设置有多个内置转体(604)；且所述侧撑板件(407)上安装有支撑挡板，所述转动盘件(603)通过内置转体(604)可相对转动的与所述支撑挡板接触连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于预防煤矿井下煤岩体破坏的防护结构，其特征在于：所述支撑挡板与所述侧撑板件(407)之间还排设有多组辅助弹簧(605)。
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