CN115788521B - 一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，其包括：支柱架，竖直对称架设在巷道内的左右两侧；支撑横梁，水平固定在所述支柱架之间，并与所述支柱架组合形成巷道主要支护架；上支护板，被设置为弧形结构，所述上支护板的下方竖直固定有多个连接筋，且所述连接筋与所述支撑横梁相固定；承接架杆，为排列设置的多个，各所述承接架杆固定连接在相邻的所述上支护板之间，且与所述巷道主要支护架相垂直；中间护板，排列设置在所述承接架杆上；上接触减震组件，罩接在所述上支护板或所述中间护板上，多个所述上接触减震组件均相互连接，并构成支护整体；以及内消能组件，排列固定在所述上支护板或中间护板上。

Description

一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置

技术领域

本发明属于巷道围岩支护设备技术领域，具体是一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置。

背景技术

随着我国能源需求量的增加和开采强度的不断加大，未来几年大部分矿井将进入深部开采阶段。在深部条件下，冲击地压发生的频率和强度会增加，容易造成巷道支护破坏、垮塌以及人员伤亡事故，严重影响煤矿的安全生产。目前多采用传统的锚杆、锚索、注浆、锚网喷、锚注、钢拱架等支护中的一种或几种联合使用从而达到加强支护的目的，控制巷道围岩的变形，但深部开采，煤岩的动力现象往往会释放大量冲击能量，这些能量以冲击波的形式通过介质传播到支架上，对其产生强烈的冲击破坏性，现有技术中欠缺对冲击地压发生过程中耗能减震的考虑应对，导致支护结构经常会因无法抵抗如此巨大的冲击力而失稳、破坏。

因此，本领域技术人员提供了一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，其包括：

支柱架，竖直对称架设在巷道内的左右两侧；

支撑横梁，水平固定在所述支柱架之间，并与所述支柱架组合形成巷道主要支护架，多个所述巷道主要支护架等距间隔排列设置在巷道内；

上支护板，被设置为弧形结构，所述上支护板的下方竖直固定有多个连接筋，且所述连接筋与所述支撑横梁相固定；

承接架杆，为排列设置的多个，各所述承接架杆固定连接在相邻的所述上支护板之间，且与所述巷道主要支护架相垂直；

中间护板，排列设置在所述承接架杆上；

上接触减震组件，罩接在所述上支护板或所述中间护板上，多个所述上接触减震组件均相互连接，并构成支护整体；以及

内消能组件，排列固定在所述上支护板或中间护板上，各所述内消能组件远离巷道主要支护架的的一端与所述上接触减震组件相连接。

进一步，作为优选，所述上接触减震组件包括：

接触顶板，其横截面呈弧形结构；

弧形导架，与所述接触顶板呈同心圆弧形结构，所述弧形导架上垂直排列设置有多个支撑筋，各所述支撑筋的一端与所述接触顶板相固定；

减震弹簧，套接在所述弧形导架上，多个所述减震弹簧的两端均设置有滑动件，并由所述滑动件与所述弧形导架滑动连接；

支架体，其一端均铰接在所述中间护板或上支护板上，并位于各所述减震弹簧的左右两侧，所述支架体的另一端与各所述滑动件相连接。

进一步，作为优选，所述内消能组件包括：

密封液缸，通过万向轴套可偏转的垂直设置在各所述上支护板或所述中间护板上，所述密封液缸内存储有增压油；

轴塞件，滑动设置在所述密封液缸中；

顶杆柱，同圆心的滑动设置在所述密封液缸上，所述顶杆柱的一端与所述上接触减震组件相连接，且其另一端与所述轴塞件相连接；

分流管，连通在各所述密封液缸的下方；

导流管，连接在相邻的分流管上，所述导流管能够将密封液缸中的增压油双向排送；以及

联动矫位件，安装在各所述顶杆柱上，用于连接相邻的所述顶杆柱。

进一步，作为优选，还包括：

上轴件，密封滑动设置在所述密封液缸中且位于轴塞件的上方，所述顶杆柱转动连接在所述上轴件上，所述上轴件与轴塞件之间连接有多个内弹簧；

环接套，套接在所述密封液缸外；

环塞体，滑动设置在所述环接套内，所述环塞体与环接套靠近导流管的一端设置有限位弹簧；

气流导管，转接连通在所述环接套上，所述上轴件与轴塞件之间形成气压仓，所述气流导管的一端穿过所述上轴件，并与所述气压仓相连通。

进一步，作为优选，所述联动矫位件包括：

固定轴盘，套接固定在所述顶杆柱上；

传接杆，万向铰接在所述固定轴盘上，且相邻的所述固定轴盘之间均通过所述传接杆相连接；

限位套件，嵌入固定在所述上接触减震组件内，所述限位套件内设置有连接环体，所述顶杆柱的一端通过轴承转动设置在所述连接环体内；以及

复位弹簧，周向的分布在所述限位套件内，并与所述连接环体相连接。

进一步，作为优选，所述密封液缸的偏调角度在0°至40°范围内。

进一步，作为优选，所述密封液缸上同轴固定有扭转轴套，所述扭转轴套的侧壁上开设有限位导孔，且所述顶杆柱的侧壁上垂直固定有销轴，所述销轴滑动设置在所述限位导孔内。

进一步，作为优选，所述限位导孔呈螺纹式盘绕设置在所述扭转轴套上，且所述顶杆柱与扭转轴套之间设置有扭簧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中主要设置的支柱架与支撑横梁能够组合形成巷道主要支护架，多个巷道主要支护架可均匀架设在巷道内，以达到对巷道内部的基础支护，中间护板与上支护板上均安装有上接触减震组件，利用上接触减震组件对巷道顶板进行弹性接触支护，从而在巨大冲击地压中能够达到减震效果，提高支护强度。

2、本发明中位于上接触减震组件下方还设置有多个内消能组件，各内消能组件能有效对冲击地压进行吸收消能，降低巷道主要支护架的主体受震颤动，以便保护巷道主要支护架结构，进一步提高支护效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为本发明中上接触减震组件的结构示意图；

图4为本发明中内消能组件的结构示意图；

图5为本发明中密封液缸的分布示意图；

图6为本发明中环接套的结构示意图；

图7为本发明中联动矫位件的结构示意图；

图8为本发明中限位套件的结构示意图；

图9为本发明中限位导孔的结构示意图；

图中：1、支柱架；11、支撑横梁；12、上支护板；13、中间护板；14、连接筋；15、承接架杆；2、上接触减震组件；21、接触顶板；22、弧形导架；23、支撑筋；24、支架体；25、滑动件；3、内消能组件；31、密封液缸；32、轴塞件；33、顶杆柱；34、分流管；35、导流管；36、上轴件；37、环接套；38、内弹簧；39、环塞体；310、限位弹簧；4、联动矫位件；41、固定轴盘；42、传接杆；43、连接环体；44、限位套件；45、复位弹簧；46、扭转轴套；47、销轴；48、限位导孔。

具体实施方式

请参阅图1~图9，本发明实施例中，一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，其包括：

支柱架1，竖直对称架设在巷道内的左右两侧；

支撑横梁11，水平固定在所述支柱架1之间，并与所述支柱架1组合形成巷道主要支护架，多个所述巷道主要支护架等距间隔排列设置在巷道内；其中各巷道主要支护架的间隔距离应保持在10m至18m的调控范围内，保证后期支护强度；

上支护板12，被设置为弧形结构，所述上支护板12的下方竖直固定有多个连接筋14，并且所述连接筋14与所述支撑横梁11相固定；

承接架杆15，为排列设置的多个，各所述承接架杆15固定连接在相邻的所述上支护板12之间，且与所述巷道主要支护架相垂直；

中间护板13，排列设置在所述承接架杆15上，且所述中间护板13与上支护板12相互拼接；

上接触减震组件2，罩接在所述上支护板12或所述中间护板13上，多个所述上接触减震组件2均相互连接，并构成支护整体，也就是说，上接触减震组件直接触压抵靠在巷道顶板上，在冲击地压突发时，上接触减震组件能够第一时间对冲击势能进行减震；以及

内消能组件3，排列固定在所述上支护板12或中间护板13上，各所述内消能组件3远离巷道主要支护架的一端与所述上接触减震组件2相连接，用于对上接触减震组件中传导的冲击势能及时吸收，降低破坏风险。

本实施例中，所述上接触减震组件2包括：

接触顶板21，其横截面呈弧形结构；

弧形导架22，与所述接触顶板21呈同心圆弧形结构，所述弧形导架22上垂直排列设置有多个支撑筋23，各所述支撑筋23的一端与所述接触顶板21相固定；

减震弹簧，套接在所述弧形导架22上，多个所述减震弹簧的两端均设置有滑动件25，并由所述滑动件25与所述弧形导架22滑动连接；

支架体24，其一端均铰接在所述中间护板13或上支护板12上，并位于各所述减震弹簧的左右两侧，所述支架体24的另一端与各所述滑动件25相连接，也就是说，当一处突发冲击地压时，对应侧的各接触顶板发生形变，此时弧形导架与上支护板或中间护板之间的间距缩小，从而使得减震弹簧逐步压缩，并在压缩中达到快速减震效果。

作为较佳的实施例，所述内消能组件3包括：

密封液缸31，通过万向轴套（图中未示出）可偏转的垂直设置在各所述上支护板12或所述中间护板13上，所述密封液缸31内存储有增压油；

轴塞件32，滑动设置在所述密封液缸31中；

顶杆柱33，同圆心的滑动设置在所述密封液缸31上，所述顶杆柱33的一端与所述上接触减震组件2相连接，且其另一端与所述轴塞件32相连接；从而使得在冲击地压第一时间发生时，内消能组件能够通过顶杆柱与上接触减震组件的底部支撑作用对上接触减震组件中传导的冲击势能进行吸收；

分流管34，连通在各所述密封液缸31的下方；

导流管35，连接在相邻的分流管34上，所述导流管35能够将密封液缸31中的增压油双向排送；在消能使用中，顶杆柱能够竖向位移滑动至密封液缸内，此时，轴塞件将增压油通过各导流管分散输送至相邻的密封液缸内，此时相邻的密封液缸中的顶杆柱受增压油推动作用形成反向冲击回应，从而达到快速消能效果，尤其，在相邻的密封液缸中的顶杆柱冲击复位后（即顶杆柱回收入密封液缸），处于密封液缸内的顶杆柱能够通过增压油形成后续冲击回应，进一步提高消能效果，以及

联动矫位件4，安装在各所述顶杆柱33上，用于连接相邻的所述顶杆柱33。

本实施例中，还包括：

上轴件36，密封滑动设置在所述密封液缸31中且位于轴塞件32的上方，所述顶杆柱33转动连接在所述上轴件36上，所述上轴件36与轴塞件32之间连接有多个内弹簧38；

环接套37，套接在所述密封液缸31外；

环塞体39，滑动设置在所述环接套37内，所述环塞体39与环接套37靠近导流管35的一端设置有限位弹簧310；

气流导管，转接连通在所述环接套37上，所述上轴件36与轴塞件32之间形成气压仓，所述气流导管的一端穿过所述上轴件36，并与所述气压仓相连通，尤其，顶杆柱受冲击位移滑动中能够优先对气压仓进行压缩，此时一方面内弹簧能对冲击势能进行吸收，另一方面气流导管将气压仓中的气体排入至环接套内，从而推动环塞体竖向位移，此时限位弹簧能够再次对冲击势能进行吸收，从而能够在顶杆柱一次或两次位移中（不超过三次）最大化消除冲击地压传导的冲击势能，提高了消能效果，而当顶杆柱竖向滑动复位时，其也能够进行消能工作。

本实施例中，所述联动矫位件4包括：

固定轴盘41，套接固定在所述顶杆柱33上；

传接杆42，万向铰接在所述固定轴盘41上，且相邻的所述固定轴盘41之间均通过所述传接杆42相连接；

限位套件44，嵌入固定在所述上接触减震组件2内，所述限位套件44内设置有连接环体43，所述顶杆柱33的一端通过轴承转动设置在所述连接环体43内；以及

复位弹簧45，周向的分布在所述限位套件44内，并与所述连接环体43相连接，从而使得顶杆柱的一端能够通过连接环体在限位套件中进行转向偏调。

本实施例中，所述密封液缸31的偏调角度在0°至40°范围内。

作为较佳的实施例，所述密封液缸31上同轴固定有扭转轴套46，所述扭转轴套46的侧壁上开设有限位导孔48，且所述顶杆柱33的侧壁上垂直固定有销轴47，所述销轴47滑动设置在所述限位导孔48内。

本实施例中，所述限位导孔48呈螺纹式盘绕设置在所述扭转轴套46上，且所述顶杆柱33与扭转轴套46之间设置有扭簧（图中未示出），尤其，当顶杆柱受冲击地压竖向位移时，此时所述顶杆柱33上的销轴能够沿限位导孔滑动，从而达到扭转效果（扭簧逐步压缩），而固定轴盘在同步旋转下能够使得相邻的顶杆柱能够聚拢，并达到加强支护效果（其中相邻位置的顶杆柱在滑动伸出中不发生旋转运动时，其限位导孔的上端呈竖直设置）。

具体地，在围岩巷道内由支撑横梁与支柱架组合形成巷道主要支护架，将上接触减震组件对应分布触压在巷道顶板上，在冲击地压突发时，上接触减震组件中的接触顶板能够优先产生形变，此时相应的减震弹簧在压缩下进行减震吸收，而内消能组件能够同步通过顶杆柱竖向位移将增压油分散输送至相邻的密封液缸中，相邻的密封液缸中的顶杆柱受增压油推动作用形成反向冲击回应，从而达到快速消能效果，尤其顶杆柱在位移滑动中能够优先对气压仓进行压缩，内弹簧能对冲击势能进行吸收，同时气流导管将气压仓中的气体排入至环接套内，从而推动环塞体竖向位移，使得限位弹簧能够再次对冲击势能进行吸收，提高了减震消能效果，能有效缩短支护形变恢复时间，使其具有柔性消能的效果。

上所述的，仅为本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本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 (6)

1.一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，其特征在于，其包括：

支柱架(1)，竖直对称架设在巷道内的左右两侧；

支撑横梁(11)，水平固定在所述支柱架(1)之间，并与所述支柱架(1)组合形成巷道主要支护架，多个所述巷道主要支护架等距间隔排列设置在巷道内；

上支护板(12)，被设置为弧形结构，所述上支护板(12)的下方竖直固定有多个连接筋(14)，且所述连接筋(14)与所述支撑横梁(11)相固定；

承接架杆(15)，为排列设置的多个，各所述承接架杆(15)固定连接在相邻的所述上支护板（12）之间，且与所述巷道主要支护架相垂直；

中间护板(13)，排列设置在所述承接架杆(15)上；

上接触减震组件(2)，罩接在所述上支护板(12)或所述中间护板(13)上，多个所述上接触减震组件(2)均相互连接，并构成支护整体；以及

内消能组件(3)，排列固定在所述上支护板(12)或中间护板(13)上，各所述内消能组件(3)远离巷道主要支护架的的一端与所述上接触减震组件(2)相连接；

所述内消能组件(3)包括：

密封液缸(31)，通过万向轴套可偏转的垂直设置在各所述上支护板(12)或所述中间护板(13)上，所述密封液缸(31)内存储有增压油；

轴塞件(32)，滑动设置在所述密封液缸(31)中；

顶杆柱(33)，同圆心的滑动设置在所述密封液缸(31)上，所述顶杆柱(33)的一端与所述上接触减震组件(2)相连接，且其另一端与所述轴塞件(32)相连接；

分流管(34)，连通在各所述密封液缸(31)的下方；

导流管(35)，连接在相邻的分流管(34)上，所述导流管(35)能够将密封液缸(31)中的增压油双向排送；以及

联动矫位件(4)，安装在各所述顶杆柱(33)上，用于连接相邻的所述顶杆柱(33)；

所述联动矫位件(4)包括：

固定轴盘(41)，套接固定在所述顶杆柱(33)上；

传接杆(42)，万向铰接在所述固定轴盘(41)上，且相邻的所述固定轴盘(41)之间均通过所述传接杆(42)相连接；

限位套件(44)，嵌入固定在所述上接触减震组件(2)内，所述限位套件(44)内设置有连接环体(43)，所述顶杆柱(33)的一端通过轴承转动设置在所述连接环体(43)内；以及

复位弹簧(45)，周向的分布在所述限位套件(44)内，并与所述连接环体(43)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，其特征在于：所述上接触减震组件(2)包括：

接触顶板(21)，其横截面呈弧形结构；

弧形导架(22)，与所述接触顶板(21)呈同心圆弧形结构，所述弧形导架(22)上垂直排列设置有多个支撑筋(23)，各所述支撑筋(23)的一端与所述接触顶板(21)相固定；

减震弹簧，套接在所述弧形导架(22)上，多个所述减震弹簧的两端均设置有滑动件(25)，并由所述滑动件(25)与所述弧形导架(22)滑动连接；

支架体(24)，其一端均铰接在所述中间护板(13)或上支护板(12)上，并位于各所述减震弹簧的左右两侧，所述支架体(24)的另一端与各所述滑动件(25)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，其特征在于：所述内消能组件(3)还包括：

上轴件(36)，密封滑动设置在所述密封液缸(31)中且位于轴塞件(32)的上方，所述顶杆柱(33)转动连接在所述上轴件(36)上，所述上轴件(36)与轴塞件(32)之间连接有多个内弹簧(38)；

环接套(37)，套接在所述密封液缸(31)外；

环塞体(39)，滑动设置在所述环接套(37)内，所述环塞体(39)与环接套(37)靠近导流管(35)的一端设置有限位弹簧(310)；

气流导管，转接连通在所述环接套(37)上，所述上轴件(36)与轴塞件(32)之间形成气压仓，所述气流导管的一端穿过所述上轴件(36)，并与所述气压仓相连通。

4.根据权利要求1所述的一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，其特征在于：所述密封液缸(31)的偏调角度在0°至40°范围内。

5.根据权利要求4所述的一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，其特征在于：所述密封液缸(31)上同轴固定有扭转轴套(46)，所述扭转轴套(46)的侧壁上开设有限位导孔(48)，且所述顶杆柱(33)的侧壁上垂直固定有销轴(47)，所述销轴(47)滑动设置在所述限位导孔(48)内。

6.根据权利要求5所述的一种防治冲击地压的巷道联合消能减震支护装置，其特征在于：所述限位导孔(48)呈螺纹式盘绕设置在所述扭转轴套(46)上，且所述顶杆柱(33)与扭转轴套(46)之间设置有扭簧。

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