專利名稱：一種礦用快速吸能防沖讓位支護構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及煤礦支護安全領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠與現(xiàn)有支護形式相結(jié)合使用的快速吸能防沖讓位支護構(gòu)件。
背景技術(shù)：
沖擊地壓是采礦工程主要的動力災害之一。隨著礦產(chǎn)資源開采深度的日益增加，沖擊地壓發(fā)生頻次和破壞程度也愈加強烈，發(fā)生沖擊時瞬間釋放大量的沖擊能，造成巷道片幫、冒頂和底鼓，支護結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)，機械設備傾翻、破壞，甚至人員傷亡等事故，嚴重影響煤礦安全開采和現(xiàn)場人員生命安全。沖擊地壓(也稱礦震或巖爆)是煤礦重大災害之一，是因采礦而誘發(fā)的一種巨大彈性能量的瞬間集中釋放。沖擊地壓發(fā)生的一瞬間釋放的巨大彈性能量，可以嚴重破壞運·輸、通風巷道和采煤工作面，造成頂板瞬間下沉和底板瞬間臌起，大面積顛覆生產(chǎn)設備，破壞支架，還可以引起瓦斯涌出，甚至瓦斯爆炸等事故，并造成人員傷亡。2011年11月3日19時發(fā)生在我國河南義馬煤業(yè)集團千秋煤礦的沖擊地壓事故影響極大。據(jù)統(tǒng)計，目前我國具有沖擊地壓的煤礦已經(jīng)達到一百多家。常用的支護形式有木支護、金屬支護、單體液壓支柱支護和液壓支架支護等，皆為剛性支護，靜態(tài)礦壓下基本可以滿足礦井支護體系的安全要求。但是，一旦突發(fā)沖擊地壓，破壞的圍巖攜帶的能量對支護體系產(chǎn)生巨大的沖擊作用，導致支護材料或支護設備瞬間變形破壞，從而引發(fā)支護系統(tǒng)的整體失穩(wěn)事故。

實用新型內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實用新型提供一種礦用快速吸能防沖讓位支護構(gòu)件，能夠與現(xiàn)有支護形式相結(jié)合使用的快速消減外部沖擊力、吸收沖擊能，且具有良好承載力。為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提出一種礦用快速吸能防沖讓位支護構(gòu)件，其特征在于，該構(gòu)件具有折紋形狀的筒狀結(jié)構(gòu)，包括凸折紋和凹折紋，所述凹折紋和所述凸折紋按照一定的夾角相連。其中，所述吸能防沖讓位支護構(gòu)件的邊長、變數(shù)、節(jié)長、節(jié)數(shù)和夾角是根據(jù)所述吸能防沖讓位支護構(gòu)件軸向受壓時的承載能力及壓潰時的吸能率利用計算機建模計算得到的。更優(yōu)選地，所述吸能防沖讓位支護構(gòu)件內(nèi)置有筋板。本實用新型的優(yōu)點在于，本實用新型就是針對沖擊地壓發(fā)生時能量以沖擊形式快速釋放和巖體高速變形的特點，設計一種能夠與液壓支架、單體液壓支柱或其它現(xiàn)有剛性支護形式相結(jié)合使用的防沖吸能構(gòu)件，該構(gòu)件選用強度高、沖擊韌性大的彈塑性材料制成具有特定折紋形狀的薄壁筒狀結(jié)構(gòu)，在軸向靜載作用下能夠達到額定的支撐能力，在沖擊載荷作用下可以實現(xiàn)大幅度彈塑性壓縮變形讓位，快速消減外部沖擊力、高效吸收沖擊能的功能，通過保證支護系統(tǒng)中支護材料或支護設備不被嚴重損壞，進而起到保護現(xiàn)場工作人員安全以及其它生產(chǎn)設備的作用。
圖I為本實用新型提出的一種礦用快速吸能防沖讓位支護構(gòu)件結(jié)構(gòu)之一主視圖；圖2為圖I所示的吸能防沖讓位支護構(gòu)件俯視圖；圖3為圖I所示的吸能防沖讓位支護構(gòu)件展開圖。附圖標記51、夾角，52、凸折紋，53、凹折紋。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖以及具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護范圍并不限于此。 吸能防沖讓位支護構(gòu)件的基本結(jié)構(gòu)是根據(jù)薄壁金屬管件軸向受壓所具有的良好承載能力以及壓潰時較高的吸能率這一特性，采用構(gòu)件本體既可以采用金屬材料，也可以采用其他類似的彈塑性材料。制成有特殊折紋形狀的薄壁筒狀結(jié)構(gòu)，使其具有更優(yōu)越的承載與吸能特性。在材料的選取方面，優(yōu)先選取高強度低碳鋼板或類似的彈塑性材料。吸能防沖讓位支護構(gòu)件為有特殊折紋形態(tài)的薄壁筒狀結(jié)構(gòu)，既可以制成多邊形結(jié)構(gòu)，也可以制成圓筒形結(jié)構(gòu)等類似的薄壁筒狀結(jié)構(gòu)。內(nèi)部可以加筋板，也可以不加筋板。本實用新型為多邊形薄壁筒狀結(jié)構(gòu)，其高度方向上有多個節(jié)段，這里以四邊形兩節(jié)段構(gòu)件為例來描述。如圖I所示，圖I為本實用新型提出的一種礦用快速吸能防沖讓位支護構(gòu)件結(jié)構(gòu)之一主視圖。如圖2所示，圖2為圖I所示的吸能防沖支護構(gòu)件俯視圖。如圖3所示，圖3為圖I所示的吸能防沖讓位支護構(gòu)件展開圖。該構(gòu)件具有折紋形狀的筒狀結(jié)構(gòu)，包括凸折紋52和凹折紋53，所述凹折紋53和所述凸折紋52按照一定的夾角51相連。吸能防沖讓位支護構(gòu)件在形體上分節(jié)與邊,構(gòu)件的尺寸由邊長、邊數(shù)、節(jié)長、節(jié)數(shù)來確定，也與相鄰對稱面間的夾角相關(guān)，根據(jù)計算機模擬結(jié)果得出的最合理的形狀尺寸比例作為該構(gòu)件承載能力與吸能性能的主要設計依據(jù)。本發(fā)明是用鋼板沿凹凸折紋按相應的角度折合而成，其展開情況如圖3所示。構(gòu)件形體可以由兩對稱部分合成，也可以由四部分合成。吸能式防沖安全支護構(gòu)件根據(jù)薄壁金屬管件軸向受壓所具有的良好承載能力以及壓潰時較高的吸能率這一特點，采用高強度低碳鋼板或類似的彈塑性材料，制成有特殊折紋形態(tài)的薄壁筒狀結(jié)構(gòu)，讓其具有更優(yōu)越的承載與吸能特性。本發(fā)明的構(gòu)件具有高強度和快速讓位吸能的特性，與現(xiàn)有支護材料或支護設備結(jié)合形成剛?cè)狁詈现ёo體系，解決了現(xiàn)有支護體系抵抗沖擊能力差、讓位速度慢的問題，填補了現(xiàn)有支護形式不能有效吸收沖擊彈性能的技術(shù)空白，具有明顯的技術(shù)先進性和實用性。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.一種礦用快速吸能防沖讓位構(gòu)件，其特征在于，該構(gòu)件具有折紋形狀的筒狀結(jié)構(gòu)，包括凸折紋(52)和凹折紋(53)，所述凹折紋(53)和所述凸折紋(52)按照一定的夾角(51)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦用快速吸能防沖讓位構(gòu)件，其特征在于，所述吸能防沖讓位構(gòu)件內(nèi)置有筋板。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用快速吸能防沖讓位構(gòu)件，該構(gòu)件具有折紋形狀的筒狀結(jié)構(gòu)，包括凸折紋(52)和凹折紋(53)，所述凹折紋(53)和所述凸折紋(52)按照一定的夾角(51)相連。該構(gòu)件選用強度高、沖擊韌性大的彈塑性材料制成具有特定折紋形狀的薄壁筒狀結(jié)構(gòu)，在軸向靜載作用下能夠達到額定的支撐能力，在沖擊載荷作用下可以實現(xiàn)大幅度彈塑性壓縮變形讓位，快速消減外部沖擊力、高效吸收沖擊能的功能，通過保證支護系統(tǒng)中支護材料或支護設備不被嚴重損壞，進而起到保護現(xiàn)場工作人員安全以及其它生產(chǎn)設備的作用。
文檔編號E21D15/50GK202596748SQ20122012508
公開日2012年12月12日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者潘一山, 王洪英, 李忠華, 陳志才, 徐興強, 肖永惠 申請人:遼寧工程技術(shù)大學, 北京誠田恒業(yè)煤礦設備有限公司