CN205189906U - 一种能够实时监测顶板压力的矿用支架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，包括支撑杆，支撑杆顶部设有安装半槽，安装半槽内安装有弧形板；T型滑块部件底部装入安装半槽中；T型滑块部件由下至上依次设有接触部分、连接部分、直T型块部分、曲T型块部分；曲T型块部分上设有第一安装槽和顶紧孔,第一安装槽中安装有顶紧块，第二螺栓穿过顶紧孔将顶紧块固定在第一安装槽中；曲T型块部分装入支撑架的T型滑槽中；支撑架上设有固定槽，固定槽底部设有引水槽，支撑架两端还设有储水部；水管与引水槽连通；引水槽中装有网孔板和引水条；固定槽中安装有膨胀条；固定槽外还设有封盖；安装半槽侧壁上设置有指示槽，指示部分的指示销穿过指示槽与T型滑块部件连接。

Description

一种能够实时监测顶板压力的矿用支架

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿巷道支护的新型支架，特别是涉及一种能够实时监测顶板压力的矿用支架。

背景技术

在矿井巷道支护中，矿用支架随处可见，目前主要是使用U型钢支架，这种抗拉强度、抗压强度较高，同时具有良好的韧性性能，支撑力较高，支护强度大，可多次使用，被广泛地应用于矿山巷道，特别是在深部复杂巷道以及松软煤层巷道中。

但是这种支架的安装办法很麻烦，一般需要放中，然后控制a段和b段的搭接长度，控制卡揽间距和数量等等，这种方法直接降低了支护工程的效率。而且由于巷道顶部的形状各异，使用时U型钢支架往往需要在缝隙较大的地方加塞石块、石子等硬物使其与巷道顶面压紧，但是对于一些间隙较小或者接触面土质较松的情况，往往是无法用肉眼眼直接判断的，很多情况下施工者都会遗漏这种情况，导致U型钢支架在支撑时没有与巷道顶面充分接触压紧，形成安全隐患。

特别对于一些巷道顶部应力会发生弹性变化的情况，一方面需要支架有一定的弹性承压能力，另一方面也需要支架能够随着压力的变化或者接触面的高低变化而调整高度，保证随时有效地支撑巷道顶部。但是现有的U钢型支架达不到这个效果，一旦U型钢支架被压下后，其一般很难回缩到原始状态。

另外就是在使用一段时间后，U型钢支架由于顶板的压力而与顶板压紧，从而产生拆卸困难。在专利号为CN201410038824.8名为充气式矿用橡胶支架的中国实用新型专利中公开了一种充气式的支架，其主要技术是通过对气密层进行充气，然后利用重启后的橡胶层与顶板顶紧支撑，这种方式首先可以解决支撑架与顶板间由于存在小间隙而存在支撑不全的情况，其次在顶板压力变化时，其橡胶层会在气密层的作用下动态调整，保证随时顶紧顶板，而需要拆卸时，只需要将气密层放气即可。这种结构其实病史并不适用于矿上支撑。首先，在施工时不可能随时带着空压机对气密层进行充气；其次通过气密层充气来支撑顶板，从理论和实际上来说气密层需要的压强非常大，这就导致了气密层的密封材料肯定非常昂贵，其造价成本和可行性都较差；最后所述的橡胶层外部没有保护层，要知道在井下特别是顶板部分存在各种各样的坚硬而锋利的物体，如果不对橡胶层采取保护的话，橡胶层在较高的压强下也许没几天就破裂了，一旦橡胶层破裂，会造成气密层漏气，严重影响支架的支撑效果，甚至使支架丧失支护效果，这是非常不安全的。

另外现有的矿用支架无法直观的观察到巷道顶部压力的变化，一般随着巷道的深入，巷道顶板施加给支架的压力会越来越大，由于现有的支架无法直观地反映出顶板压力的变化，一般要等到支架变形时才会真正注意到，这是非常危险的，因为支架变形时能有可能带来由于支撑不足带来的塌方、掉渣等。特别是当巷道支护设计时没有提供足够的支撑设计时，由于没有顶板压力的直接检测、显示，是很容易造成安全事故的。

故实用新型人认为，设计出一种可拆卸的，能够直观反映出巷道顶板压力、方便安装的且支护效果可靠的矿用支架是十分必要的，而且也具有较好的市场推广前景。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其能够直观地指示巷道顶板压力的变化，可拆卸、方便安装且支护效果可靠。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，包括支撑杆，所述的支撑杆顶部设有安装半槽，所述的安装半槽内安装有弧形板，所述的弧形板的长度应小于安装半槽的宽度；

T型滑块部件底部装入安装半槽中且底面与弧形板接触；

所述的T型滑块部件由下至上依次设有接触部分、连接部分、直T型块部分、曲T型块部分；所述的曲T型块部分上设有第一安装槽和顶紧孔,所述的第一安装槽中安装有顶紧块，第二螺栓穿过顶紧孔将顶紧块固定在第一安装槽中；所述的曲T型块部分装入支撑架的T型滑槽中；

所述的支撑架上设有固定槽，所述的固定槽底部设有引水槽，所述的支撑架两端还设有储水部；水管穿过支撑架与引水槽连通；

所述的引水槽中装有网孔板和引水条，所述的引水条采用强吸水性材料制成；

所述的固定槽中安装有膨胀条，所述的膨胀条采用遇水膨胀材料制成；装配时膨胀条底部与引水条紧密接触，所述的引水条吸水后会向膨胀条供水，使膨胀条吸水膨胀；

所述的固定槽外还设有封盖，所述的封盖包括固定部分和封装部分，第一螺栓穿过固定部分和支撑架将封盖固定在支撑架上；

所述的接触部分采用弹性材料制成；

所述的安装半槽侧壁上设置有指示槽，指示部分的指示销穿过指示槽与T型滑块部件连接。

进一步的，所述的弧形板一端与安装半槽底部固定，另一端为开放端。

进一步的，所述的弧形板的长度应比安装半槽的宽度至少小2-6㎝。

进一步的，所述的接触部分底部为与弧形板弧度相同的弧形槽。

进一步的，所述的水管设置在支撑架最高点对应的引水槽的位置。

进一步的，所述的引水条采用吸水树脂或强吸水性海绵其中的一种或其组合制成。

进一步的，所述的膨胀条采用遇水膨胀橡胶制成。

进一步的，所述的指示销端部上固定有指示帽，所述的指示帽上设置有指示条。

进一步的，所述的封盖采用橡胶材料或者其它弹性材料制成。

进一步的，所述的封盖的封装部分上设置有褶皱。

进一步的，所述的膨胀条截面最大膨胀高度为3-6㎝。

进一步的，在支撑杆底部向巷道侧面打有两根锚杆，所述的锚杆有一端露出巷道形成露出端，所述的露出端与上卡槽和下卡槽形成的卡紧槽装配固定，以为支撑杆提供支撑。

更进一步的，所述的下卡槽设置在固定块上，所述的固定块上还设有第二连接块，所述的支撑杆底部设有与第二连接块对应配合的第一连接块，第四螺栓穿过第一连接块和第二连接块将固定块固定在支撑杆底部。

更进一步的，所述的露出端截面可为多边形。

进一步的，在支撑杆上设置有荧光显示部分，所述的荧光显示部分包括：指示销，所述的指示销与连接条一端铰接，所述的连接条另一端与水箱中的活塞连接，所述的水箱中装有可以发光的液体；

所述的水箱底部通过管体与显示计底部连接，所述的显示计固定在壳体上，所述的壳体固定在支撑杆上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，安装方便，支护效果好而且安全。所述的膨胀条可吸水膨胀，可通过膨胀条的吸水程度控制膨胀条膨胀程度，以调整支架与顶板之间的预装压力。另外本实用新型采用弧形板进行弹性承压，与传统的U型支架相比，存在安装方面，承压更强，而且就算压力太强也只会压坏弧形板，而不会造成整个支架的损坏。

再有就是，本实用新型采用压力指示结构很直观地显示顶板对支架的压力，能够及时发现支架过压的情况，及时消除安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的结构示意图。

图2是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的零件爆炸图。

图3是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的T型滑块部件结构示意图。

图4是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的T型滑块部件与支撑杆装配结构示意图。

图5是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的支撑架结构示意图。

图6是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的支撑架结构示意图。

图7是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的封板结构示意图。

图8是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的左视剖面图。

图9是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的封板改进结构示意图。

图10是本实用新型一种能够实时监测顶板压力的矿用支架具体实施方式的荧光显示部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

参见图1至图8，一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，包括支撑杆1，所述的支撑杆1顶部设有安装半槽12，所述的安装半槽12内安装有弧形板3，所述的弧形板3一端与安装半槽12底部固定，另一端为开放端；所述的弧形板3的长度应小于安装半槽12的宽度，一般至少小2-6㎝即可；

T型滑块部件4底部装入安装半槽12中且底面与弧形板3接触；

所述的T型滑块部件4由下至上依次设有接触部分41、连接部分42、直T型块部分43、曲T型块部分44；所述的曲T型块部分44上设有第一安装槽441和顶紧孔442,所述的第一安装槽441中安装有顶紧块45，第二螺栓L2穿过顶紧孔442将顶紧块45固定在第一安装槽441中；

所述的接触部分41底部可设置成与弧形板3弧度相同的弧形槽，这种结构能够增加T型滑块部件4与弧形板3的配合程度。当支撑架5将巷道顶部的压力传输入T型滑块部件4上时，所述的T型滑块部件4会压迫弧形板3变形，由于弧形板3开放端与安装半槽12之间有2-6㎝的距离，这能够允许弧形板3通过变形以消减支撑架5传递来的压力。这种方式改变了传统采用卡缆连接U形棚以获得可弹性承受巷道压力的方式；且可通过弧形板3的弹性变形力来调节整个支架弹性承受力的范围；

所述的曲T型块部分44装入支撑架5的T型滑槽55中，可通过调整第二螺栓L2对顶紧块45的顶紧程度来调整曲T型块部分44与T型滑槽55的摩擦力；

所述的支撑架5上设有固定槽52，所述的固定槽52底部设有引水槽53，所述的支撑架5两端还设有储水部54；水管51穿过支撑架5与引水槽53连通，所述的水管51最好设置在支撑架5最高点对应的引水槽53的位置，这样，水管51通水后，水能够同时流向两端的储水部54；

所述的引水槽53中装有网孔板W1和引水条6，所述的引水条6采用强吸水性材料制成，如吸水树脂或强吸水性海绵；

所述的固定槽52中安装有膨胀条7，所述的膨胀条7采用遇水膨胀材料制成，如遇水膨胀橡胶；装配时膨胀条7底部与引水条6紧密接触，所述的引水条6吸水后会向膨胀条7供水，使膨胀条7吸水膨胀；

所述的固定槽52外还设有封盖8，所述的封盖8包括固定部分82和封装部分81，第一螺栓L1穿过固定部分82和支撑架5将封盖8固定在支撑架5上；

所述的封盖8可以采用橡胶材料或者其它弹性材料制成，当膨胀条7吸水膨胀后可以会将封盖8顶开，此时封盖8会发生弹性变形。这种方式在使用时会使第一螺栓L1与封盖8固定部分发生拉扯，严重时有可能使其拉脱掉；针对上述缺陷，可以在封盖8的封装部分81上设置褶皱，参见图9。当膨胀条7吸水膨胀后可以将封盖8顶开，此时，封盖8上的褶皱会被顶开，而不会对第一螺栓L1与封盖8固定部分产生拉扯，防止其被拉松或拉开；

为了防膨胀条7膨胀过度而过于蓬松，无法起到对巷道顶部的实际支撑作用，所述的膨胀条7截面最大膨胀高度为3-6㎝，安装时如发现缝隙大于3-6毫米，还是应当加塞石块、石子等支撑。通过膨胀条7膨胀支撑可以免去在使用传统U型棚时在U型棚与巷道顶面存在间隙较小时需要加塞石子、石块等工序，特别是由于巷道顶部不规则而导致U型支架与巷道顶部之间存在较多较小的缝隙时，一般用肉眼无法直观的观察到，所以没有采取相应措施，导致U型棚不能对巷道顶部产生有效的支撑而产生安全隐患。

当巷道底部的土质过于松软，而支撑杆1的横截面较小，有可能导致支撑时支撑杆1压迫巷道底面而导致底面损坏，可以采用在支撑杆1底部向巷道侧面打两根锚杆9，所述的锚杆9有一端露出巷道形成露出端91，所述的露出端91与上卡槽11和下卡槽21形成的卡紧槽装配固定，以为支撑杆1提供支撑；

所述的下卡槽21设置在固定块2上，所述的固定块2上还设有第二连接块22，所述的支撑杆1底部设有与第二连接块22对应配合的第一连接块12，第四螺栓L4穿过第一连接块12和第二连接块22将固定块2固定在支撑杆1底部；

为了防止锚杆9支撑支撑杆1时由于其是圆柱形而导致支撑杆1转动，所述的露出端91截面可以设置成多边形，如三角形、菱形、五边形等。

本支撑架摒弃了传统的U型棚通过卡揽连接固定的方式，安装时，只需要将支撑架中点与巷道棚顶的中线对准，然后直接固定支撑杆1，最后通过水管51往引水槽53中供水，使引水条6吸水，所述的网孔板W1此时起到的作用有两个：1.通过网孔降低水流的流速，使水流的高度能够与引水条6接触使引水条6吸水；2.制成引水条6，当膨胀条7吸水膨胀后会反向压紧引水条6，此时引水条6由于有网孔板的支撑而不会与膨胀条7脱落；所述的引水条6两端分别伸入储水部54中，并将储水部54中的水吸引到膨胀条7上，一方面能够为膨胀条7的膨胀提供足够的水，另一方面能够在使用过程中随时向膨胀条7补充其所损失的水分。

进一步，为了在使用时实时监测顶板的压力，还有就是安装时本实用新型中支架与顶板之间的预设压力，可以将接触部分41采用弹性材料制成，如橡胶，硅胶等；

再在安装半槽12侧壁上设置指示槽13，指示部分L3的指示销L31穿过指示槽13与T型滑块部件4连接，当然最好是通过螺纹连件，简单经济；

所述的指示销L31端部上最好固定指示帽L32，所述的指示帽L32上设置有指示条L321；

再在指示条L321所在的安装半槽12侧壁上设置指示刻度，可用指示刻度作为参考指示安装时顶板与支架之间的压力，在使用过程中还能实时指示顶板对支架的压力，这样就能及时地发现顶板压力过大的情况而进行及时的补充制成，降低安全隐患。

进一步，参见图10，为了更加便于观察到巷道顶板压力的增加情况，可在支撑杆上设置荧光显示部分，所述的荧光显示部分包括：指示销，所述的指示销与连接条N1一端铰接，所述的连接条N1另一端与水箱N2中的活塞N21连接，所述的水箱N2中装有可以发光的液体，优选为加有水溶性荧光材料的水；

所述的水箱底部通过管体N3与显示计N4底部连接，所述的显示计N4固定在壳体N5上，所述的壳体N5固定在支撑杆上。

使用时，随着顶板压力的增加，指示销会通过连接条N1将活塞下压，使得活塞中的水进入显示计，由于水箱的截面远远大于显示计，在体积相同的情况下，显示计中水的液面就较高，而显示计采用透明材料制成，能够方便技术人员的观察。

安装时，首先通过膨胀条7吸水膨胀会通过顶板反向向支撑架5产生压力，所述的支撑架5会将压力传输到接触部分41，所述的接触部分41由于采用了弹性材料制作，其会发生变形导致整个T型滑块部件4下移，这是指示条L321也会下移，等到当接触部分41达到最大变形时，也就达到了安装压力，此时指示条L321应该指示到安装成功位置；随着巷道的开采，顶板的压力会越来越大，首先就会导致支撑架5传递给T型滑块部件4的压力越来越大，最后使得T型滑块部件4将弧形板3压扁，使得T型滑块部件再次下移，进而带动指示条L321再次下移，直到弧形板3本压到不能在压扁的位置，就是第一次压力预警，说明这部分巷道需要增加支撑。技术员可以通过这里及时发现安全隐患。

但是经验发现，很多时候技术员并不能及时发现上述情况，这就使得顶板继续对支撑架施加压力，最后压迫曲T型块部分在T型滑槽中滑动，这时就是通过支撑架两端的伸出距离提醒技术员此处压力超标需要增加支撑。

如果上述情况技术员还是没发现，那么支撑架的T型滑槽就会发生变形，迫使直T型块部分进入T型滑槽，这时支撑架发生的变形就更明显了，进一步吸引技术员的注意。

通过上述，本实用新型一共有三个不同阶段分别用不同的方式提醒技术员，使得技术员能够及时发现安全隐患并予以消除，降低事故发生率。

当然本实用新型还可以拆卸的，在巷道不需要时，可通过安全计算和设计后进行拆卸，回收再利用，以此来降低使用成本和节约资源。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，包括支撑杆，其特征是：所述的支撑杆顶部设有安装半槽，所述的安装半槽内安装有弧形板，所述的弧形板的长度应小于安装半槽的宽度；

T型滑块部件底部装入安装半槽中且底面与弧形板接触；

所述的T型滑块部件由下至上依次设有接触部分、连接部分、直T型块部分、曲T型块部分；所述的曲T型块部分上设有第一安装槽和顶紧孔,所述的第一安装槽中安装有顶紧块，第二螺栓穿过顶紧孔将顶紧块固定在第一安装槽中；所述的曲T型块部分装入支撑架的T型滑槽中；

所述的支撑架上设有固定槽，所述的固定槽底部设有引水槽，所述的支撑架两端还设有储水部；水管穿过支撑架与引水槽连通；

所述的引水槽中装有网孔板和引水条，所述的引水条采用强吸水性材料制成；

所述的固定槽中安装有膨胀条，所述的膨胀条采用遇水膨胀材料制成；装配时膨胀条底部与引水条紧密接触，所述的引水条吸水后会向膨胀条供水，使膨胀条吸水膨胀；

所述的固定槽外还设有封盖，所述的封盖包括固定部分和封装部分，第一螺栓穿过固定部分和支撑架将封盖固定在支撑架上；

所述的接触部分采用弹性材料制成；

所述的安装半槽侧壁上设置有指示槽，指示部分的指示销穿过指示槽与T型滑块部件连接。

2.如权利要求1所述的一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其特征是：所述的弧形板的长度应比安装半槽的宽度至少小2-6㎝。

3.如权利要求1所述的一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其特征是：所述的引水条采用吸水树脂或强吸水性海绵其中的一种或其组合制成。

4.如权利要求1所述的一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其特征是：所述的膨胀条采用遇水膨胀橡胶制成。

5.如权利要求1所述的一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其特征是：所述的指示销端部上固定有指示帽，所述的指示帽上设置有指示条。

6.如权利要求1所述的一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其特征是：所述的封盖采用橡胶材料或者其它弹性材料制成。

7.如权利要求1所述的一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其特征是：所述的封盖的封装部分上设置有褶皱。

8.如权利要求1所述的一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其特征是：所述的膨胀条截面最大膨胀高度为3-6㎝。

9.如权利要求1所述的一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其特征是：在支撑杆底部向巷道侧面打有两根锚杆，所述的锚杆有一端露出巷道形成露出端，所述的露出端与上卡槽和下卡槽形成的卡紧槽装配固定。

10.如权利要求1-9任一所述的一种能够实时监测顶板压力的矿用支架，其特征是：在支撑杆上设置有荧光显示部分，所述的荧光显示部分包括：指示销，所述的指示销与连接条一端铰接，所述的连接条另一端与水箱中的活塞连接，所述的水箱中装有可以发光的液体；所述的水箱底部通过管体与显示计底部连接，所述的显示计固定在壳体上，所述的壳体固定在支撑杆上。