專利名稱：一種煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架所屬領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支護(hù)設(shè)備，尤其涉及一種用于沖擊地壓工作面上下順槽超前安全支護(hù)的、可有效避免因沖擊地壓造成礦工傷亡事故和破壞工作巷道的液壓支架系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
沖擊地壓是煤礦井下巷道、煤柱、采掘工作面等煤巖體突然迅猛破壞而造成的一種動(dòng)力災(zāi)害。一般情況下，沖擊地壓發(fā)生，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 中國(guó)已有百余個(gè)煤礦發(fā)生過(guò)嚴(yán)重沖擊地壓災(zāi)害，災(zāi)害范圍幾乎遍布全中國(guó)各大礦區(qū)。隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，開(kāi)采強(qiáng)度不斷加大，沖擊地壓災(zāi)害愈發(fā)嚴(yán)重，沖擊地壓災(zāi)害已成為煤礦重大災(zāi)害之一。目前，世界范圍內(nèi)防治沖擊地壓災(zāi)害的方法主要有區(qū)域防范措施、卸壓措施、支護(hù)措施。這些措施對(duì)防治沖擊地壓都有一定的效果，但都是單方面的弱化巖體應(yīng)力或者強(qiáng)化圍巖的承載能力。例如，錨桿(錨索)支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)、棚-索協(xié)同支護(hù)和U型鋼支護(hù)能起到加強(qiáng)圍巖整體性的作用，但這些支護(hù)方式的共同缺陷是承受靜載的能力都比較差。 垛式液壓支架可以強(qiáng)化抵抗頂板壓力的能力，對(duì)防治頂板沖擊能夠起到一定作用，但垛式液壓支架承受側(cè)向沖擊載荷的能力卻很差，因此已基本被淘汰。近年來(lái)，人們對(duì)支護(hù)設(shè)備也做了些改進(jìn)，例如，專利號(hào)為CN201020615845. 9的實(shí)用新型名稱為“垛式液壓支架”和專利號(hào)為201120061926. 3的實(shí)用新型名稱為“門(mén)式巷道支護(hù)支架”均采用了液壓支柱，不僅提高了圍巖的整體穩(wěn)定性，而且強(qiáng)化了抵抗沖擊載荷的能力，在支護(hù)性能上具有一定的先進(jìn)性。不論是新型垛式液壓支架還是門(mén)式巷道支護(hù)支架， 都屬于“剛性支護(hù)”，雖然承受靜載的能力強(qiáng)，但在沖擊載荷作用下液壓支架讓位速度慢，沒(méi)有吸收沖擊能量的能力，以致液壓支架受到嚴(yán)重彎曲變形、甚至被破壞。并且此種液壓支架存在重量大、拆裝不便、運(yùn)輸困難等缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決上述問(wèn)題，基于沖擊地壓的特性和發(fā)生機(jī)理的理論，保留和集合了現(xiàn)有支護(hù)方式的優(yōu)點(diǎn)，依據(jù)“剛?cè)狁詈稀钡脑?，設(shè)計(jì)了一種煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架。本實(shí)用新型所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架包括底梁、吸能讓位構(gòu)件、 連桿、液壓支柱、頂梁，兩個(gè)頂梁用鉸接方式連接在一起，底梁和頂梁通過(guò)連桿連接，所述吸能讓位構(gòu)件內(nèi)部填充有吸能材料，吸能讓位構(gòu)件的一端與底梁或者頂梁連接，吸能讓位構(gòu)件的另一端與液壓支柱的一端配合，液壓支柱的另一端安裝于頂梁的柱窩內(nèi)或者底梁的柱窩內(nèi)。吸能讓位構(gòu)件的材料為具有良好力學(xué)性能和彈性的材料，能夠根據(jù)不同的工作環(huán)境和使用狀態(tài)選用多孔泡沫鋁、聚氨酯類材料或者橡膠材料。[0009]為了進(jìn)一步提高本實(shí)用新型所述液壓支架的緩沖性能，在兩個(gè)頂梁的鉸接處填充吸能材料。由于煤礦的巷道尺寸不同，從而采用不同規(guī)格的支架，當(dāng)支架的規(guī)格較大時(shí)，各部件自身的重量很大，將不易于安裝。為了更容易的組裝支架，本實(shí)用新型采用的連桿可以根據(jù)具體情況需用單連桿或者雙連桿。當(dāng)支架重量加大時(shí)可以采用雙連桿，利于支架的組裝。 但是，在采用雙連桿的情況下，當(dāng)支架受到?jīng)_擊時(shí)，不同連桿的的受力不均衡，從而導(dǎo)致受力較大的連桿被損壞。當(dāng)有個(gè)別連桿損壞時(shí)，能夠單獨(dú)更換受損的連桿，以保證在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn)。為了降低梁體的重量，本發(fā)明采用桁架式的梁體結(jié)構(gòu)，不僅可以改善梁體的受力結(jié)構(gòu)，而且提高了材料的利用率。為了減少安裝步驟，作為進(jìn)一步的改進(jìn)，吸能讓位構(gòu)件與液壓支柱設(shè)置為一個(gè)整體。當(dāng)組裝完畢后，將液壓支柱注液，使液壓支架整體立起，并與巷道形成支撐狀態(tài)， 繼續(xù)升壓液壓支柱以形成支架對(duì)巷道圓周方向的初撐力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道的主動(dòng)有效安全支護(hù)。在開(kāi)采過(guò)程中，如果發(fā)生沖擊地壓，巖體內(nèi)釋放的巨大彈性能首先作用于液壓支架的吸能讓位構(gòu)件上，吸能讓位構(gòu)件和吸能材料能夠在瞬間吸收圍巖體釋放的巨大彈性能量而發(fā)生讓位和壓縮變形，支架也隨吸能讓位構(gòu)件和吸能材料的變形而同步收斂。這一過(guò)程，既是吸收彈性能量的過(guò)程，也是保護(hù)支架和工作巷道的過(guò)程。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型高速吸能防沖讓位液壓支架不僅有效地保護(hù)了液壓支架和圍巖的完整性，還可以最大限度的防止了巷道的嚴(yán)重收斂變形，直接效果就是為礦工人身安全和安全生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境提供了保證。本實(shí)用新型提供的高速吸能防沖讓位液壓支架基于沖擊地壓的特性和發(fā)生機(jī)理的理論研究，依據(jù)“剛?cè)狁詈稀钡脑?，吸取了垛式液壓支架和門(mén)式液壓支架“剛性支護(hù)”的優(yōu)點(diǎn)，使其具有足夠的承受靜載能力，同時(shí)在重點(diǎn)部位和應(yīng)力集中區(qū)設(shè)計(jì)了吸能讓位構(gòu)件， 從根本上消除現(xiàn)有支護(hù)方式的缺陷。吸能讓位構(gòu)件本體具有足夠的剛度支護(hù)特性，在未發(fā)生沖擊地壓時(shí)不降低液壓支架整體支護(hù)強(qiáng)度的承載能力，因此整個(gè)液壓支架具有“硬支”的特點(diǎn)，在不發(fā)生沖擊地壓的情況下，能夠承受很高的礦山壓力。在沖擊地壓發(fā)生時(shí)，煤巖體沿巷道徑向瞬間釋放巨大的彈性能量，使支架承受巨大的沖擊載荷。在這種礦壓工況條件下，現(xiàn)有的支架極易被破壞而導(dǎo)致巷道坍塌，而本實(shí)用新型所述的高速吸能防沖讓位液壓支架由于具有其特有的吸能讓位構(gòu)件能夠高速變形并吸能讓位，實(shí)現(xiàn)瞬間吸收沖擊地壓釋放的巨大沖擊能量并讓位，能夠保護(hù)液壓支架整體不損壞。從而保證吸能讓位后，本支架依然保持設(shè)計(jì)的靜壓承載工作阻力，不僅可以保護(hù)液壓支架整體不損壞、有效減少圍巖破壞程度、保障井下作業(yè)人員安全；而且，在沖擊地壓發(fā)生后，還能夠大大縮短恢復(fù)生產(chǎn)的時(shí)間。綜上所述，本實(shí)用新型所述的高速吸能防沖讓位液壓支架在具有剛性支護(hù)的同時(shí)又具備了 “柔性支護(hù)”的特性，從而具有足夠的承受靜載的能力和沖擊載荷的能力。因此， 本實(shí)用新型所述的液壓支架具有“剛性強(qiáng)力支護(hù)、柔性吸能讓位、剛性強(qiáng)力支撐”的剛?cè)狁詈系闹ёo(hù)特性，這是目前任何一種支架都不具有的功能。另外，本發(fā)明采用桁架式的梁體結(jié)構(gòu)不僅可以改善梁體的受力結(jié)構(gòu)，并且相對(duì)于傳統(tǒng)的矩形箱式梁結(jié)構(gòu)，等強(qiáng)度的桁架式梁體重量可以更輕，提高了材料的利用率，即與其他支架相比，具有重量相對(duì)較輕的科技集約優(yōu)勢(shì)。

圖I為本實(shí)用新型所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_底梁，2-吸能讓位構(gòu)件，3-連桿，4-液壓支柱，5-頂梁，6-吸能材料
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架做進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架包括底梁I、吸能讓位構(gòu)件2、連桿3、液壓支柱4、頂梁5，兩個(gè)頂梁5用鉸接方式連接在一起，底梁I和頂梁5通過(guò)連桿3連接,所述吸能讓位構(gòu)件2內(nèi)部填充有吸能材料6,吸能讓位構(gòu)件2的一端與底梁I 或者頂梁5連接，吸能讓位構(gòu)件2的另一端與液壓支柱4的一端配合，液壓支柱4的另一端安裝于頂梁5的柱窩內(nèi)或者底梁I的柱窩內(nèi)。吸能材料6選用多孔泡沫鋁、聚氨酯類材料或者橡膠，所述吸能材料6均具有較好的抗沖擊性能和緩沖性能。多孔泡沫鋁由于其多孔的特性，當(dāng)受得離得沖擊時(shí)吸收能量，具有良好的減振和抗沖擊的性能，在收到?jīng)_擊時(shí)，多孔泡沫鋁能夠快速的吸收沖擊能量，同時(shí)發(fā)生彈性變形，起到緩沖的作用，然后又重新恢復(fù)原來(lái)的形狀。聚氨酯類材料由于其良好的彈性特性，也能夠用于本實(shí)用新型中所述的吸能材料6，當(dāng)支架用于腐蝕性環(huán)境時(shí)，吸能材料6為聚氨酯類材料。但是，由于聚氨酯類材料在沖擊過(guò)程中易發(fā)生塑性變形，不易恢復(fù)原狀。當(dāng)在腐蝕環(huán)境中，為了提高吸能材料的利用率可以選用彈性較好的橡膠材料，橡膠材料不僅具有良好的彈性，而且不會(huì)發(fā)生塑性變形，能夠多次使用。故可以根據(jù)不同的工作環(huán)境和要求選用不同的材質(zhì)的吸能材料6。為了進(jìn)一步提高本實(shí)用新型所述液壓支架的緩沖性能，在兩個(gè)頂梁5的鉸接處填充吸能材料6。由于煤礦的巷道尺寸不同，從而采用不同規(guī)格的支架，當(dāng)支架的規(guī)格較大時(shí)，各部件自身的重量很大，將不易于安裝。當(dāng)支架重量加大時(shí)所述的連桿3可以采用雙連桿，利于支架的組裝。為了更容易的組裝支架，本實(shí)用新型采用的連桿可以根據(jù)具體情況需用單連桿或者雙連桿。作為進(jìn)一步改進(jìn)，為了減少安裝步驟，吸能讓位構(gòu)件2與液壓支柱4可以為一個(gè)整體。作為進(jìn)一步改進(jìn)，本發(fā)明的頂梁5和底梁I采用桁架式的梁體結(jié)構(gòu)不僅可以改善梁體的受力結(jié)構(gòu)，并且相對(duì)于傳統(tǒng)的矩形箱式梁結(jié)構(gòu)，等強(qiáng)度的桁架式梁體重量可以更輕， 提聞材料的利用率。上述具體實(shí)施方式
為的優(yōu)選實(shí)施例，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例所做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)或變更均屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架，包括底梁(I)、連桿(3)、液壓支柱(4)、頂梁(5)，其特征在于還包括吸能讓位構(gòu)件(2)，所述吸能讓位構(gòu)件(2)內(nèi)部填充有吸能材料(6)，兩個(gè)頂梁(5)用鉸接方式連接在一起，底梁(2)和頂梁(5)通過(guò)連桿(3)連接，吸能讓位構(gòu)件(2)的一端與底梁(I)或者頂梁(5)連接，另一端與液壓支柱(4)的一端配合，液壓支柱(4)的另一端安裝于頂梁(5)的柱窩內(nèi)或者底梁(I)的柱窩內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架，其特征在于所述兩個(gè)頂梁(5)鉸接處填充有吸能材料(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架，其特征在于所述連桿(3)是單連桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架，其特征在于所述連桿(3)是雙連桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架，其特征在于所述吸能讓位構(gòu)件(2)與液壓支柱(4)為一個(gè)整體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架，其特征在于所述吸能材料(6)為多孔泡沫鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架，其特征在于所述吸能材料(6)為聚氨酯類材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架，其特征在于所述吸能材料(6)為者橡膠材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架，其特征在于所述底梁(I)和頂梁(5 )采用桁架式的梁體結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種煤礦用高速吸能防沖讓位液壓支架包括底梁、吸能讓位構(gòu)件、連桿、液壓支柱、頂梁；兩個(gè)頂梁用鉸接方式連接在一起，在兩個(gè)頂梁的鉸接處填充吸能材料，底梁和頂梁通過(guò)連桿連接，所述吸能讓位構(gòu)件內(nèi)部填充有吸能材料，吸能讓位構(gòu)件的一端與底梁或者頂梁連接，吸能讓位構(gòu)件的另一端與液壓支柱的一端配合，液壓支柱的另一端安裝于頂梁的柱窩內(nèi)或者底梁的柱窩內(nèi)。使液壓支架同時(shí)具備了剛性支護(hù)和“柔性支護(hù)”的特性，不僅可以保護(hù)液壓支架整體不損壞、有效減少圍巖破壞程度、保障井下作業(yè)人員安全；而且，在沖擊地壓發(fā)生后，還可以大大縮短恢復(fù)生產(chǎn)的時(shí)間。
文檔編號(hào)E21D15/44GK202348294SQ20112045573
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者徐興強(qiáng), 李忠華, 潘一山, 王洪英, 陳志才 申請(qǐng)人:北京誠(chéng)田恒業(yè)煤礦設(shè)備有限公司, 遼寧工程技術(shù)大學(xué)