一種吸能式抗沖擊的巷道斷面液壓支架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦安全支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種吸能式抗沖擊的巷道斷面液壓支架。
【背景技術(shù)】
[0002]沖擊地壓是煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的動(dòng)力災(zāi)害之一。目前，我國發(fā)生過沖擊地壓的礦井已達(dá)一百四十多對，并且隨著煤礦開采深度的增加和開采強(qiáng)度的不斷擴(kuò)大，沖擊地壓的破壞程度愈加突出，有部分礦井甚至出現(xiàn)了沖擊地壓與瓦斯突出、自燃發(fā)火相復(fù)合的災(zāi)害，給煤炭行業(yè)帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也造成大量人員的傷亡事故。
[0003]在沖擊地壓的防治措施中，支護(hù)是最直接面臨沖擊危險(xiǎn)和阻止圍巖失穩(wěn)破壞的一道屏障，同時(shí)也是保護(hù)礦下生產(chǎn)設(shè)備與人員安全的最后一道防線。因此，煤礦方面通常都會(huì)采用加強(qiáng)支護(hù)的措施來抵御沖擊的發(fā)生。例如，近些年廣泛使用的綜采液壓支架，就是通過較高的支撐力實(shí)現(xiàn)較大的支護(hù)強(qiáng)度，既能夠滿足靜態(tài)礦壓下的支護(hù)需求，又能夠抵抗工作面頂板斷裂產(chǎn)生沖擊，具有顯著的防沖支護(hù)效果。然而，沖擊地壓造成的井下破壞現(xiàn)已大部分轉(zhuǎn)向了工作面前方的巷道中，頂板垮落、片幫以及底臌等時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成幾十米、上百米的巷道變形甚至合攏，大量支護(hù)棚損壞或徹底垮塌。目前，已有部分煤礦開始采用巷道門式液壓支架，試圖同樣通過高強(qiáng)度的支護(hù)來抵制巷道沖擊。但是，門式液壓支架在具備較強(qiáng)的支護(hù)力與抗沖擊能力的同時(shí)，也暴露出了一系列的問題。例如，這種剛性支架完全不具備沖擊下讓壓的功能，對于較小的沖擊尚可抵御，而較大的沖擊仍會(huì)造成局部損壞，支柱折彎、折斷，梁體撕裂等，損失更為嚴(yán)重。
[0004]研宄發(fā)現(xiàn)，巷道支護(hù)體系在沖擊下的失穩(wěn)破壞，其根本原因并不是因?yàn)橹ёo(hù)力度不夠，而是支護(hù)設(shè)計(jì)有問題。包括當(dāng)前的錨桿(錨索)支護(hù)、噴漿支護(hù)、型鋼棚支護(hù)，以及門式液壓支架支護(hù)等，都是基于靜力分析所得，并不是針對沖擊地壓等動(dòng)力問題而設(shè)計(jì)，在沖擊下不具備快速讓壓與吸能的特性，因此僅通過提高支護(hù)強(qiáng)度、加大支護(hù)密度來增強(qiáng)抗沖擊能力，不是從根本上解決巷道的防沖支護(hù)問題。煤礦開采向更深部延伸是未來的必然趨勢，支護(hù)技術(shù)將面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此，亟需對井下支護(hù)進(jìn)行更加合理的設(shè)計(jì)，研發(fā)更具針對性的防沖支護(hù)設(shè)備，以解決沖擊地壓巷道的支護(hù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種吸能式抗沖擊的巷道斷面液壓支架，具有更加合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠大量吸收沖擊地壓釋放的圍巖沖擊能，有效防止沖擊地壓突發(fā)時(shí)對巷道支護(hù)體系造成破壞。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種吸能式抗沖擊的巷道斷面液壓支架，包括吸能防沖頂梁、護(hù)幫側(cè)梁、吸能防沖抗底臌底梁及定力吸能防沖液壓支柱，所述吸能防沖頂梁采用一體式變截面箱型拱梁結(jié)構(gòu)，在吸能防沖頂梁上表面布設(shè)有吸能防沖背板；所述定力吸能防沖液壓支柱包括左定力吸能防沖液壓支柱和右定力吸能防沖液壓支柱，所述左定力吸能防沖液壓支柱頂端與吸能防沖頂梁一端相鉸接，右定力吸能防沖液壓支柱頂端與吸能防沖頂梁另一端相鉸接；所述左定力吸能防沖液壓支柱底端與吸能防沖抗底臌底梁一端相鉸接，右定力吸能防沖液壓支柱底端與吸能防沖抗底臌底梁另一端相鉸接；所述護(hù)幫側(cè)梁包括左護(hù)幫側(cè)梁和右護(hù)幫側(cè)梁，在所述左護(hù)幫側(cè)梁和右護(hù)幫側(cè)梁的頂端均設(shè)置有弧形導(dǎo)向孔，所述左定力吸能防沖液壓支柱與吸能防沖頂梁之間的鉸接軸位于左護(hù)幫側(cè)梁的弧形導(dǎo)向孔內(nèi)，右定力吸能防沖液壓支柱與吸能防沖頂梁之間的鉸接軸位于右護(hù)幫側(cè)梁的弧形導(dǎo)向孔內(nèi)；所述左護(hù)幫側(cè)梁底端和右護(hù)幫側(cè)梁底端均鉸接在吸能防沖抗底臌底梁上。
[0007]所述吸能防沖背板采用由波折板和平板構(gòu)成的夾層結(jié)構(gòu)。
[0008]所述護(hù)幫側(cè)梁采用弧形梁結(jié)構(gòu)，護(hù)幫側(cè)梁的頂部采用叉形臂結(jié)構(gòu)，所述弧形導(dǎo)向孔位于叉形臂上，在弧形導(dǎo)向孔外周設(shè)置有滑槽，在滑槽內(nèi)設(shè)有限位盤，限位盤固定套裝于定力吸能防沖液壓支柱與吸能防沖頂梁之間的鉸接軸上；在所述護(hù)幫側(cè)梁中下部設(shè)置有可拆卸的波折紋薄壁吸能筒結(jié)構(gòu)段。
[0009]所述吸能防沖抗底臌底梁包括反拱變截面箱型梁、沖壓吸能組件及碳纖維布，在所述反拱變截面箱型梁內(nèi)均勻分布有若干沖壓吸能組件安裝腔，所述沖壓吸能組件位于沖壓吸能組件安裝腔內(nèi)，所述碳纖維布位于沖壓吸能組件下側(cè)，并與沖壓吸能組件下部緊密貼合，碳纖維布端部與反拱變截面箱型梁相固連。
[0010]所述沖壓吸能組件包括第一吸能塊和沖壓塊，所述第一吸能塊位于沖壓塊頂板上，第一吸能塊頂部與沖壓吸能組件安裝腔上腔壁緊密貼合。
[0011]在所述沖壓吸能組件安裝腔側(cè)壁上設(shè)置有導(dǎo)向筋，在所述沖壓塊側(cè)板上設(shè)有導(dǎo)向槽，導(dǎo)向筋位于導(dǎo)向槽內(nèi)，通過導(dǎo)向筋在導(dǎo)向槽的滑動(dòng)，使沖壓塊與沖壓吸能組件安裝腔側(cè)壁滑動(dòng)配合。
[0012]所述第一吸能塊由填充了多孔泡沫合金材料的金屬薄壁管制成，第一吸能塊的上、下端面均為平面，且上、下端面相平行；所述沖壓塊頂板上端面為平面，沖壓塊底板下端面為弧面。
[0013]所述定力吸能防沖液壓支柱包括支柱主體部分，所述支柱主體部分包括活柱、缸體及安全閥，所述活柱安裝在缸體內(nèi)，安全閥位于缸體外部且與缸體內(nèi)部相連通；在所述支柱主體部分的活柱端部設(shè)置有定力吸能緩沖機(jī)構(gòu)部分。
[0014]所述定力吸能緩沖機(jī)構(gòu)部分包括吸能段和定力段，所述吸能段包括端頭、外套筒、第二吸能塊及壓板，所述定力段包括內(nèi)套筒、卡銷、杠桿、推壓片、限位臺、螺環(huán)及底蓋，所述端頭固定安裝于外套筒一端，第二吸能塊和壓板位于外套筒內(nèi)部，第二吸能塊一端與端頭相貼合，第二吸能塊另一端與壓板相貼合；所述內(nèi)套筒一端位于外套筒內(nèi)并與壓板相固連，內(nèi)套筒另一端位于外套筒外并與底蓋固定連接，所述底蓋與活柱相固連；在所述內(nèi)套筒的壓板側(cè)開設(shè)有銷孔，銷孔對應(yīng)的外套筒內(nèi)壁上開設(shè)有凹槽，所述卡銷位于銷孔內(nèi)，卡銷頭部位于凹槽內(nèi)，卡銷尾部位于內(nèi)套筒內(nèi)部；在所述內(nèi)套筒的底蓋側(cè)開設(shè)有開口槽，所述推壓片位于開口槽內(nèi)，推壓片頭部端面設(shè)置為斜面，推壓片尾部位于內(nèi)套筒內(nèi)部；所述杠桿位于內(nèi)套筒內(nèi)，杠桿一端與卡銷尾部相貼合，杠桿另一端與推壓片尾部相貼合；所述限位臺設(shè)置在內(nèi)套筒內(nèi)部中心處，并與底蓋相連接，限位臺外端抵住杠桿，限位臺與杠桿的接觸點(diǎn)作為杠桿的支點(diǎn)；所述螺環(huán)通過螺紋連接在底蓋上，且推壓片頭部端面與螺環(huán)內(nèi)表面接觸配合。
[0015]所述推壓片尾部端面設(shè)置為凸圓弧面，所述杠桿與推壓片尾部的接觸面設(shè)置為凹圓弧面；所述限位臺與底蓋之間通過調(diào)節(jié)螺栓相連，限位臺與底蓋之間的距離通過調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述卡銷、杠桿及推壓片的數(shù)量若干且相等，卡銷、杠桿及推壓片沿內(nèi)套筒周向均布設(shè)置。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有更加合理的結(jié)構(gòu)形式，且完全針對沖擊地壓巷道的支護(hù)需求而設(shè)計(jì)，通過在吸能防沖頂梁上表面布設(shè)吸能防沖背板，且吸能防沖背板采用由波折板和平板構(gòu)成的夾層結(jié)構(gòu)，能夠緩解頂梁受到的頂板局部或大范圍的巖體沖擊作用；通過護(hù)幫側(cè)梁對支架頂梁的升降和整體變形進(jìn)行合理引導(dǎo)，能夠有效限制支架頂梁因偏載或第三方向的推力作用而歪倒，而且還可防止巷道兩幫巖體的沖擊作用，保護(hù)其內(nèi)側(cè)的液壓支柱；通過定力吸能防沖液壓支柱頂端的定力吸能緩沖機(jī)構(gòu)在遭受超額沖擊力作用時(shí)，快速吸能與變形讓位，能夠給液壓支柱安全閥的開啟提供寶貴的時(shí)間，防止安全閥、密封圈及導(dǎo)向套等部件被巨大的沖擊力瞬間損壞，提高液壓支柱的抗沖擊能力和安全系數(shù)；通過吸能防沖抗底臌底梁的碳纖維布和沖壓塊的共同作用，迫使吸能塊壓縮破壞而進(jìn)行變形讓位，以快速吸收底板的沖擊動(dòng)能，緩解底梁主體所受到的沖擊作用。整體支架通過各部件中特設(shè)的吸能結(jié)構(gòu)，來抵御巷道突發(fā)的不可預(yù)知的沖擊作用，保護(hù)巷道的有效斷面空間，進(jìn)而保護(hù)內(nèi)部人員與設(shè)備安全。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的一種吸能式抗沖擊的巷道斷面液壓支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的吸能防沖頂梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的護(hù)幫側(cè)梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為圖3的側(cè)視圖；
[0022]圖5為本發(fā)明的吸能防沖抗底臌底