一种快速吸能防冲抗底臌的巷道液压支架底梁

摘要

一种快速吸能防冲抗底臌的巷道液压支架底梁，在反拱变截面箱型梁内均匀分布有若干冲压吸能组件安装腔，冲压吸能组件位于冲压吸能组件安装腔内，碳纤维布位于冲压吸能组件下侧，并与冲压吸能组件下部紧密贴合，碳纤维布端部与反拱变截面箱型梁相固连；冲压吸能组件包括吸能块和冲压块，吸能块位于冲压块顶板上，吸能块顶部与冲压吸能组件安装腔上腔壁紧密贴合；在冲压吸能组件安装腔侧壁上设置有导向筋，在冲压块侧板上设有导向槽，导向筋位于导向槽内，冲压块与冲压吸能组件安装腔侧壁滑动配合；吸能块由填充了多孔泡沫合金材料的金属薄壁管制成；吸能块的上、下端面均为平面且相互平行；冲压块顶板上端面为平面，冲压块底板下端面为弧面。

说明书

技术领域

本发明属于煤矿安全支护技术领域，特别是涉及一种快速吸能防冲抗底臌的巷道液压支 架底梁。

背景技术

煤矿开采过程中突发冲击地压时，常会引发巷道围岩结构失稳，出现巷道冒顶、片帮及 底臌等，从而导致巷道支架变形甚至垮塌破坏，造成人员伤亡事故，采煤作业被迫停止，给 煤矿带来较大经济损失。

其中，巷道底臌发生时，伴随着底板的剧烈震动，岩体突发破碎并对上覆设备及支护体 瞬间产生巨大冲击作用，常会造成支架底部损坏，轨道被抬起，皮带被掀翻，巷道断面缩小 等，阻碍正常的运输和通行，因此不得不投入大量的人力和物力进行“挖底”等临时性处理。 严重时会导致整条巷道报废，严重制约了煤矿的正常生产作业。

目前，已有部分矿井引入了一些新式巷道液压支架，旨在通过高强度的支护防御巷道冲 击地压，但由此产生的效果是：由于支架刚度太大，在冲击地压下并不具备缓冲让压的能力， 冲击较小时尚可抵御，但冲击较大时支架会在最薄弱部位首先损坏，导致支架的支护能力减 弱，甚至存在失稳破坏的危险。以一种现有的门式巷道液压支架为例，这种由高强度箱型底 梁、顶梁及两根液压支柱构成的支架结构，在冲击地压引起的底臌中，由于底梁限位铰接处 产生应力集中，会导致底梁向上凸起、弯折，有的彻底折断，破坏程度比较严重。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种快速吸能防冲抗底臌的巷道液压支架底梁， 当巷道突发冲击地压并有底臌趋势时，可有效吸收底板的冲击能量，保证底梁不发生损坏， 从而缓解支架受到的冲击作用，防止巷道支护体系失稳破坏。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种快速吸能防冲抗底臌的巷道液压支 架底梁，包括反拱变截面箱型梁、冲压吸能组件及碳纤维布，在所述反拱变截面箱型梁内均 匀分布有若干冲压吸能组件安装腔，所述冲压吸能组件位于冲压吸能组件安装腔内，所述碳 纤维布位于冲压吸能组件下侧，并与冲压吸能组件下部紧密贴合，碳纤维布端部与反拱变截 面箱型梁相固连。

所述冲压吸能组件包括吸能块和冲压块，所述吸能块位于冲压块顶板上，吸能块顶部与 冲压吸能组件安装腔上腔壁紧密贴合。

在所述冲压吸能组件安装腔侧壁上设置有导向筋，在所述冲压块侧板上设有导向槽，导 向筋位于导向槽内，通过导向筋在导向槽的滑动，使冲压块与冲压吸能组件安装腔侧壁滑动 配合。

所述吸能块由填充了多孔泡沫合金材料的金属薄壁管制成。

所述吸能块的上、下端面均为平面，且上、下端面相平行。

所述冲压块顶板上端面为平面，冲压块底板下端面为弧面。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，摒弃了传统巷道液压支架底梁采用的多段连接的结构形式，所 采用的是受力更合理、承载效果更优的反拱变截面箱型梁，且在反拱变截面箱型梁内还加装 了冲压吸能组件。在准静态围岩压力下，底梁基本保持刚性支护状态，当冲击地压发生时， 底板有底臌趋势，可以通过吸能块的破坏变形让位，快速吸收底板围岩的冲击动能，缓解底 梁以及整个支架结构受到的冲击作用，保护液压支架整体结构不受损坏，从而防止了巷道支 护体系的失稳破坏。

本发明具备通过安置不同技术参数的吸能块，即可满足不同巷道抗底臌防冲支护要求； 本发明通过采用耗能而不蓄能的方式，即将底板围岩的冲击动能吸收，而并非在底梁或支架 中积蓄起来，避免支架逐渐趋向非稳定的高能态；本发明的冲压吸能组件由于反拱变截面箱 型梁位于冲压吸能组件安装腔内，节省了巷道的开掘空间，同时冲压吸能组件可更换，保证 了反拱变截面箱型梁的长期重复使用。

附图说明

图1为本发明的一种快速吸能防冲抗底臌的巷道液压支架底梁结构示意图；

图2为反拱变截面箱型梁俯视图；

图3为图1中A-A剖面图；

图4为吸能组件俯视图；

图中，1—反拱变截面箱型梁，2—碳纤维布，3—吸能块，4—冲压块，5—导向筋，6— 导向槽，7—冲压吸能组件安装腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2、3、4所示，一种快速吸能防冲抗底臌的巷道液压支架底梁，包括反拱变截面 箱型梁1、冲压吸能组件及碳纤维布2，在所述反拱变截面箱型梁1内均匀分布有若干冲压吸 能组件安装腔7，所述冲压吸能组件位于冲压吸能组件安装腔7内，所述碳纤维布2位于冲 压吸能组件下侧，并与冲压吸能组件下部紧密贴合，碳纤维布2端部与反拱变截面箱型梁1 相固连。

所述冲压吸能组件包括吸能块3和冲压块4，所述吸能块3位于冲压块4顶板上，吸能 块3顶部与冲压吸能组件安装腔7上腔壁紧密贴合。

在所述冲压吸能组件安装腔7侧壁上设置有导向筋5，在所述冲压块4侧板上设有导向 槽6，导向筋5位于导向槽6内，通过导向筋5在导向槽6的滑动，使冲压块4与冲压吸能 组件安装腔7侧壁滑动配合。

所述吸能块3由填充了多孔泡沫合金材料的金属薄壁管制成。

所述吸能块3的上、下端面均为平面，且上、下端面相平行。

所述冲压块4顶板上端面为平面，冲压块4底板下端面为弧面。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

采用了本发明液压支架底梁的门式巷道液压支架，在本实施例中，反拱变截面箱型梁1 及冲压块4均由高强度低合金钢板焊接而成，该钢板的屈服强度≥550MPa，吸能块3由填充 了多孔泡沫合金材料的金属薄壁管制成，其强度≥50MPa，碳纤维布2采用的是高强度碳纤维 布，其厚度为5～10mm。其中，根据巷道实际支护需求，需要确定吸能块3的强度和吸能比 率，这可通过设定合金中各金属元素的配比、发泡率及金属薄壁管的孔径等获得，同时，通 过设定金属薄壁管的板材强度、壁厚及几何尺寸，可确定金属薄壁管的承载力和屈曲吸能特 性。

在未发生冲击地压的一般情况下，巷道底板围岩的压力会通过碳纤维布2作用于冲压吸 能组件上，再由若干冲压吸能组件传递至反拱变截面箱型梁1上，并由反拱变截面箱型梁1 承担准静态底板压力。

当冲击地压发生时，巷道底板一旦有底臌趋势，底板围岩会通过碳纤维布2对冲压吸能 组件的冲压块4产生冲击作用，迫使冲压块4冲击压缩吸能块3，当吸能块3所承受的压力 超过其阈值后，吸能块3则会立即被破坏而进行变形让位，从而达到快速吸收底板围岩的冲 击动能，以缓解反拱变截面箱型梁1所受到的冲击作用，保护液压支架整体结构不受损坏。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施 或变更，均包含于本案的专利范围中。