CN114575876A - 一种巷道冲击地压防治结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巷道冲击地压防治结构，主要涉及冲击地压防治领域。包括与巷道延伸方向相对应的纵向支护模块，所述纵向支护模块上通过锚杆锚固在巷道内，所述纵向支护模块上等距的安装有截面支护模块，所述截面支护模块包括拱形架、直立架、槽型卡子、应变机构；本发明的有益效果在于：它实现对剧烈形变的适应，以及对高应力释放的“卸力”，让冲击地压发生后，内部的支护结构仍然能够保持支撑的状态，避免支护结构断裂而彻底失去支护能力。

Description

一种巷道冲击地压防治结构

技术领域

本发明涉及冲击地压防治领域，具体是一种巷道冲击地压防治结构。

背景技术

冲击地压是指煤矿开采空间内煤岩体由于弹性能的瞬时释放出现的一种突 然剧烈破坏的动力现象，煤岩体破坏过程中伴有震动、巨响及气浪等特征,具有 很强的破坏性。

冲击地压灾害的防治主要分为灾害预警和灾害防控，在防控方面，主要依 靠各种支护手段对巷道进行保全。但是由于巷道受高动、静叠加载荷影响。冲 击地压巷道埋深普遍较大,再加上构造应力、自重应力及采动应力的共同作用, 巷道处于高应力环境中。同时,厚层坚硬岩层的瞬间断裂会产生高能量的冲击载 荷,高动、静载荷叠加使围岩受力复杂,在高动、静载荷双重作用下巷道极易出 现强烈变形。故现有的支护结构还不能够应对冲击地压对巷道造成的形变，而 频频在发生应力释放后造成内部结构坍塌，支护不利的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种巷道冲击地压防治结构，它实现对剧烈形变的 适应，以及对高应力释放的“卸力”，让冲击地压发生后，内部的支护结构仍然 能够保持支撑的状态，避免支护结构断裂而彻底失去支护能力。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种巷道冲击地压防治结构，包括与巷道延伸方向相对应的纵向支护模块， 所述纵向支护模块上通过锚杆锚固在巷道内，所述纵向支护模块上等距的安装 有截面支护模块，所述截面支护模块包括拱形架、直立架、槽型卡子、应变机 构；

所述拱形架和直立架的截面为内小外大的V型，所述拱形架的两端与直立架 的顶端通过槽型卡子固定连接；

所述应变机构固定安装在拱形架的上部，所述应变机构包括居中设置的应 变板，所述应变板为铸铁板且是直立面设置，所述应变板的顶侧居中的设有V型 槽，所述应变板的底侧居中的设有豁口，所述应变板的两侧分别固定焊接有挡 板，所述挡板的顶侧高于应变板的顶侧，所述挡板的外侧端面上焊接固定有横 杆，所述横杆相对巷道横向水平延伸，所述横杆的外端通过牵引装置与拱形架 固定安装。

所述牵引装置包括固定连接在横杆外端的牵引杆，所述牵引杆的外端设有 与其同向延伸的异形杆，所述异形杆的截面为四边形，所述拱形架的弧形部上 左右对称的设有牵引孔，所述异形杆贯穿牵引孔且二者间隙配合，所述异形杆 上套接有限位块，所述限位块沿其长度方向居中的贯穿有异形孔，所述异形孔 与异形杆相适应且二者间隙配合，所述限位块的外端设有竖直的立面，所述限 位块的里侧设有倾斜的斜面，所述斜面与拱形架相切设置，所述异形杆的外端 固定有与其同向延伸的螺头，所述螺头上配合有第二螺母。

所述挡板顶端端面的内侧侧边倒角有坡面，所述坡面的坡度与V型槽的槽壁 平行，且所述坡面与V型槽的槽壁共面。

所述拱形架包括弧形部和延伸部，所述弧形部为半圆形，所述延伸部的顶 端与弧形部的两端固定焊接，且所述延伸部为直立向下延伸的直杆件。

所述直立架包括内直立架和外直立架，所述内直立架设置在延伸部的里侧， 所述外直立架设置在延伸部的外侧，所述内直立架的顶部、延伸部和外直立架 的顶部通过槽型卡子固定连接，所述内直立架的中部通过槽型卡子与外直立架 的中部固定连接，和/或，所述内直立架的底部通过槽型卡子与外直立架的底部 固定连接。

所述内直立架和外直立架的中央均分别设有一列等距分布的配合孔，所述 配合孔内贯穿有大螺杆，所述大螺杆的两端分别配合有两个大螺母，所述大螺 杆设置两根，一根设置在延伸部的下方，另一根设置在内直立架和外直立架的 中部。

所述纵向支护模块包括与巷道长度方向相适应的侧支护板、下支护板、V型 卡子；

所述侧支护板至少为两根，分别设置在拱形架的两侧的外部，所述侧支护 板通过V型卡子与拱形架固定连接，所述侧支护板上设有锚固孔，所述锚固孔内 配合有侧锚杆，所述侧锚杆锚固在巷道岩层内；

所述下支护板设置在巷道底面上，所述下支护板通过螺栓件与直立架的底 端固定连接。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

在纵向支护模块上等距的装配截面支护模块，通过纵向支护模块的传统锚 索锚固体系，配合截面支护模块的多级支撑、引导形变吸收势能的复合体系， 能够获得对巷道冲击地压过程中抗压能力的大大提升，在发生形变后还能有多 级的退步稳定状态及支撑点位，避免折断，让形变依然能够具有支撑效果，保 护设备及人员安全。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是本发明的整体示意图。

图3是本发明的正面结构透视图。

图4是本发明侧面示意图。

图5是本发明拱形架和直立架的组件拆分示意图。

图6是本发明内直立架和外直立架的配合示意图。

图7是本发明应变机构与拱形架的配合示意图。

图8是本发明应变机构的示意图。

附图中所示标号：

1、弧形部；2、延伸部；3、内直立架；4、外直立架；5、槽型卡子；6、 第一贯通孔；7、第二贯通孔；8、第一螺栓；9、第一螺母；10、配合孔；11、 大螺杆；12、大螺母；13、内安装板；14、外安装板；15、应变板；16、V型槽； 17、豁口；18、挡板；19、坡面；20、横杆；21、牵引杆；22、异形杆；23、 限位块；24、斜面；25、螺头；26、第二螺母；27、侧支护板；28、下支护板； 29、V型卡子；30、锚固孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说 明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内 容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样 落于本申请所限定的范围。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技 术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例 中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常 规实验方法，检测方法等。

实施例：一种巷道冲击地压防治结构

本示例在分节拱形框架支护的基础上，结合锚索的基础固定方式，并在管 件变形趋势上设置可以释放应力的结构。实现对剧烈形变的适应，以及对高应 力释放的“卸力”，让冲击地压发生后，内部的支护结构仍然能够保持支撑的状 态，避免支护结构断裂而彻底失去支护能力。

具体的结构主要包括：纵向支护模块和截面支护模块；

(一)

所述截面支护模块包括拱形架、内直立架3、外直立架4、槽型卡子29V5、 应变机构；

所述拱形架、内直立架3和外直立架4均为钢铸件，所述拱形架为向上拱 起的拱形结构，包括弧形部1和延伸部2，所述弧形部1和延伸部2一体成型， 所述弧形部1为半圆形，所述延伸部2的顶端与弧形部1的两端固定连接，且 延伸部2向下竖直延伸，从而通过半圆形的弧形部1获得顶部的支撑主体，基 于弧形的形状能够较好的分散应力。避免局部的折弯和断裂而失去支护能力。

延伸部2竖直向下延伸且与弧形部1的末端相切连接，一体成型，衔接处 不易发生断裂，有利于向下分散应力，且为底部的其他立架提供充分的安装固 定位置。

所述拱形架、内直立架3和外直立架4的截面为V型，且凸起端在内，张 开端在外，此结构通过张开为V型的截面结构，获得对形变的适应效果，由于 在巷道中，应变的释放导致的应力一般作用在拱形架的外周，当向内挤压拱形 架的时候，向内凸起的V型结构有利于加强抗变形能力，能够阻止拱形架发生 折叠，并可通过V型部分的张开幅度变形而分散和吸收应力。

所述拱形架的延伸部2的内侧与内直立架3的顶部通过槽型卡子29V5固定 连接，所述拱形架延伸部2的外侧与外直立架4的顶部通过槽型卡子29V5固定 连接，具体是：

在拱形架两侧的底部的两端，分别设置一对内直立架3和外直立架4，内直 立架3设置在里侧，外直立架4设置在外侧，用于将延伸部2夹持，所述延伸 部2的两侧对称的分布有第一贯通孔6，所述内直立架3和外直立架4的两侧也 分别设有两列与第一贯通孔6对应的第二贯通孔7，所述槽型卡子29V5分别设 置在延伸部2的两侧，所述槽型卡子29V5的槽口插入内直立架3、延伸部2和 外直立架4的外侧侧边部分，所述槽型卡子29V5上设有2个第三贯通孔，所述 第三贯通孔内配合有第一螺栓8，所述第一螺栓8依次贯穿内直立架3、延伸部2和外直立架4，所述第一螺栓8上配合有第一螺母9，通过第一螺栓8和第一 螺母9的配合实现槽型卡子29V5相对内直立架3、延伸部2和外直立架4的固 定。

基于第二贯通孔7设置两列，故可根据安装需要调整延伸部2的安装高度。

所述内直立架3为与延伸部2的截面相适应的V型结构，所述外直立架4 为竖直延伸的平板，所述内直立架3、外直立架4将延伸部2夹在中间，形成了 对延伸部2的容纳通道，所述内直立架3和外直立架4的底部的两侧也通过槽 型卡子29V5固定。具体是槽型卡子29V5插入外直立架4和内直立架3的两侧 侧边，通过利用第一螺栓8贯穿第二贯通孔7和第三贯通孔而实现固定配合。 将内直立架3和外直立架4约束固定为可容纳延伸部2上下滑动的通道。当受 到向下的压迫的时候，如果延伸部2的固定结构被破坏而向下变形，该内直立架3和外直立架4形成的容纳通道能够为延伸部2提供一定的下降空间，对应 力的适应形成一定的缓冲。避免因为过度抗压而折断损坏，彻底失去支撑能力。

在内直立架3和外直立架4上分别居中的设有一列等距分布的配合孔10， 所述配合孔10内贯穿有大螺杆11，所述大螺杆11的两端分别配合有两个大螺 母12，所述大螺杆11贯穿内直立架3和外直立架4等高对应的配合孔10后， 通过大螺母12固定。所述大螺杆11设置两根，一根设置在延伸部2的下方， 另一根设置在内直立架3和外直立架4的中部。当延伸部2被压迫变形，或延 伸部2的槽型卡子29V5被压力破坏的时候，该大螺杆11能够在底端对延伸部2 实现支撑，帮助拱形架的底端获得支撑点，当压力过大将该支撑位置也破坏的 时候，位于下方的第二根大螺杆11可对拱形架形成二级支撑，再次获得对压力 的抵抗，从而避免拱形架“一插到底”，实现对支撑结构的多级退位支撑体系。

所述内直立架3的底部设有内安装板13，所述内安装板13水平向内延伸， 所述外直立架4的底部设有外安装板14，所述外安装板14水平向外延伸，用于 与纵向支撑模块的相关组件配合并固定。

所述应变机构用于安装在拱形架的弧形部1，用于在冲击地压中通过吸收能 量而抵抗和限制变形的程度，避免折断。

所述应变机构包括位于中央的应变板15，所述应变板15为铸铁板且是直立 面设置，所述应变板15的顶侧居中的设有V型槽16，所述应变板15的底侧居 中的设有豁口17，使得应变板15的中线位置为最为薄弱的位置，在被施加较大 应力的时候，能够具有将应变部位导向到V型槽16而获得预期应变形状的效果。 本形状下，预期的应变效果是应变板15沿着V型槽16相对对折。

所述应变板15的两侧分别固定焊接有挡板18，所述挡板18的顶侧高于应 变板15的顶侧，所述挡板18顶端端面的内侧侧边倒角有坡面19，所述坡面19 的坡度与V型槽16的槽壁平行，且所述坡面19与V型槽16的槽壁共面，从而 当应变板15自中线对折叠变形后，基于应变板15中央连接部较为薄弱，在吸 引了应力变形折叠后很容易过度折叠和折断，而失去对拱形架的二级支撑效果。 通过设置于V型槽16侧壁共面的坡面19，使得当V型槽16折叠后两侧的挡板 18顶侧靠拢形成夹角，进一步折叠而使得坡面19互抵，借由挡板18而获得再次对应力的阻抗能力。使得应变板15的折叠能够停留在挡板18顶侧互抵的状 态而再次获得稳定。

所述挡板18的外侧端面上焊接固定有横杆20，所述横杆20相对拱形架的 宽度方向延伸，所述横杆20的外端固定连接有两个对称水平设置的牵引杆21， 两个所述牵引杆21相对拱形架前后对称设置，所述牵引杆21的外端设有与其 同向延伸的异形杆22，所述异形杆22的截面为四边形，所述拱形架的弧形部1 上左右对称的设有牵引孔，所述异形杆22贯穿牵引孔，使所述牵引杆21水平 安装使用，所述异形杆22上套接有限位块23，所述限位块23沿其长度方向居 中的贯穿有异形孔，所述异形孔与异形杆22的截面相对应且二者间隙配合，插 入异形杆22后不能在异形杆22上转动，实现周向限位而在异形杆22的长度方 向上滑动可调，所述限位块23设置在拱形架的外侧，所述限位块23的外端设 有竖直的立面，所述限位块23的里侧设有倾斜的斜面24，所述斜面24与拱形 架的外侧端面相接触，所述斜面24为自上而下向外倾斜，最好与拱形架相切设 置，从而获得与拱形架较好的抵抗效果，所述异形杆22的外端设有与其同向延 伸的螺头25，所述螺头25上配合有第二螺母26，通过第二螺母26可压迫在限 位块23上，让限位块23向内压迫拱形架，将牵引杆21向外牵引而使应变机构 获得与拱形架的装配。

通过将牵引杆21对称的固定在拱形架的两侧，使得当拱形架承受较大的应 力而发生向下的塌陷变形的时候，牵引杆21也向外被拱形架的形变而拉拽和下 塌变形，通过应变板15的中央折叠而吸收能量，并获得第二次的稳定状态，实 现对拱形架形变塌陷的二级支撑。

(二)

所述纵向支护模块包括与巷道长度方向相适应的侧支护板27、下支护板28、 V型卡子29；

所述侧支护板27至少为两根，分别设置在拱形架的两侧的外部，所述侧支 护板27通过V型卡子29与拱形架固定连接，所述V型卡子29的中部为与拱形 架的V形截面相适应的V形，且所述V型卡子29的两侧设有翼板，所述翼板上 贯穿有第三螺栓，通过第三螺栓依次贯穿翼板及侧支护板27实现对二者的固定， 所述第三螺栓上配合第三螺母。

所述侧支护板27上设有锚固孔30，所述锚固孔30内配合有侧锚杆，所述 侧锚杆锚固在巷道岩层内。

所述下支护板28设置在巷道底面上，所述下支护板28分别设置在内直立 架3的里侧和外直立架4的外侧，所述下支护板28通过螺栓件分别与内安装板 13和外安装板14固定安装。所述下支护板28上设有锚固孔30，所述锚固孔30 内配合有底部锚杆，所述底部锚杆锚固在巷道岩层内。

Claims (7)

1.一种巷道冲击地压防治结构，其特征在于，包括与巷道延伸方向相对应的纵向支护模块，所述纵向支护模块上通过锚杆锚固在巷道内，所述纵向支护模块上等距的安装有截面支护模块，所述截面支护模块包括拱形架、直立架、槽型卡子、应变机构；

所述拱形架和直立架的截面为内小外大的V型，所述拱形架的两端与直立架的顶端通过槽型卡子固定连接；

所述应变机构固定安装在拱形架的上部，所述应变机构包括居中设置的应变板，所述应变板为铸铁板且是直立面设置，所述应变板的顶侧居中的设有V型槽，所述应变板的底侧居中的设有豁口，所述应变板的两侧分别固定焊接有挡板，所述挡板的顶侧高于应变板的顶侧，所述挡板的外侧端面上焊接固定有横杆，所述横杆相对巷道横向水平延伸，所述横杆的外端通过牵引装置与拱形架固定安装。

2.根据权利要求1所述一种巷道冲击地压防治结构，其特征在于，所述牵引装置包括固定连接在横杆外端的牵引杆，所述牵引杆的外端设有与其同向延伸的异形杆，所述异形杆的截面为四边形，所述拱形架的弧形部上左右对称的设有牵引孔，所述异形杆贯穿牵引孔且二者间隙配合，所述异形杆上套接有限位块，所述限位块沿其长度方向居中的贯穿有异形孔，所述异形孔与异形杆相适应且二者间隙配合，所述限位块的外端设有竖直的立面，所述限位块的里侧设有倾斜的斜面，所述斜面与拱形架相切设置，所述异形杆的外端固定有与其同向延伸的螺头，所述螺头上配合有第二螺母。

3.根据权利要求1所述一种巷道冲击地压防治结构，其特征在于，所述挡板顶端端面的内侧侧边倒角有坡面，所述坡面的坡度与V型槽的槽壁平行，且所述坡面与V型槽的槽壁共面。

4.根据权利要求1所述一种巷道冲击地压防治结构，其特征在于，所述拱形架包括弧形部和延伸部，所述弧形部为半圆形，所述延伸部的顶端与弧形部的两端固定焊接，且所述延伸部为直立向下延伸的直杆件。

5.根据权利要求4所述一种巷道冲击地压防治结构，其特征在于，所述直立架包括内直立架和外直立架，所述内直立架设置在延伸部的里侧，所述外直立架设置在延伸部的外侧，所述内直立架的顶部、延伸部和外直立架的顶部通过槽型卡子固定连接，所述内直立架的中部通过槽型卡子与外直立架的中部固定连接，和/或，所述内直立架的底部通过槽型卡子与外直立架的底部固定连接。

6.根据权利要求5所述一种巷道冲击地压防治结构，其特征在于，所述内直立架和外直立架的中央均分别设有一列等距分布的配合孔，所述配合孔内贯穿有大螺杆，所述大螺杆的两端分别配合有两个大螺母，所述大螺杆设置两根，一根设置在延伸部的下方，另一根设置在内直立架和外直立架的中部。

7.根据权利要求1所述一种巷道冲击地压防治结构，其特征在于，所述纵向支护模块包括与巷道长度方向相适应的侧支护板、下支护板、V型卡子；

所述侧支护板至少为两根，分别设置在拱形架的两侧的外部，所述侧支护板通过V型卡子与拱形架固定连接，所述侧支护板上设有锚固孔，所述锚固孔内配合有侧锚杆，所述侧锚杆锚固在巷道岩层内；

所述下支护板设置在巷道底面上，所述下支护板通过螺栓件与直立架的底端固定连接。

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