專(zhuān)利名稱(chēng)：一種礦用快速吸能防沖讓位支護(hù)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤礦支護(hù)安全領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠與現(xiàn)有支護(hù)形式相結(jié)合使用的快速吸能防沖讓位支護(hù)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
沖擊地壓是采礦工程主要的動(dòng)力災(zāi)害之一。隨著礦產(chǎn)資源開(kāi)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(qiáng)烈，發(fā)生沖擊時(shí)瞬間釋放大量的沖擊能，造成巷道片幫、冒頂和底鼓，支護(hù)結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)，機(jī)械設(shè)備傾翻、破壞，甚至人員傷亡等事故，嚴(yán)重影響煤礦安全開(kāi)采和現(xiàn)場(chǎng)人員生命安全。沖擊地壓(也稱(chēng)礦震或巖爆)是煤礦重大災(zāi)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(yán)重破壞運(yùn)·輸、通風(fēng)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(shè)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(shí)發(fā)生在我國(guó)河南義馬煤業(yè)集團(tuán)千秋煤礦的沖擊地壓事故影響極大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)具有沖擊地壓的煤礦已經(jīng)達(dá)到一百多家。常用的支護(hù)形式有木支護(hù)、金屬支護(hù)、單體液壓支柱支護(hù)和液壓支架支護(hù)等，皆為剛性支護(hù)，靜態(tài)礦壓下基本可以滿(mǎn)足礦井支護(hù)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(duì)支護(hù)體系產(chǎn)生巨大的沖擊作用，導(dǎo)致支護(hù)材料或支護(hù)設(shè)備瞬間變形破壞，從而引發(fā)支護(hù)系統(tǒng)的整體失穩(wěn)事故。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種礦用快速吸能防沖讓位支護(hù)構(gòu)件，能夠與現(xiàn)有支護(hù)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(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提出一種礦用快速吸能防沖讓位支護(hù)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(hù)構(gòu)件的邊長(zhǎng)、變數(shù)、節(jié)長(zhǎng)、節(jié)數(shù)和夾角是根據(jù)所述吸能防沖讓位支護(hù)構(gòu)件軸向受壓時(shí)的承載能力及壓潰時(shí)的吸能率利用計(jì)算機(jī)建模計(jì)算得到的。更優(yōu)選地，所述吸能防沖讓位支護(hù)構(gòu)件內(nèi)置有筋板。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型就是針對(duì)沖擊地壓發(fā)生時(shí)能量以沖擊形式快速釋放和巖體高速變形的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(hù)形式相結(jié)合使用的防沖吸能構(gòu)件，該構(gòu)件選用強(qiáng)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(dá)到額定的支撐能力，在沖擊載荷作用下可以實(shí)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(guò)保證支護(hù)系統(tǒng)中支護(hù)材料或支護(hù)設(shè)備不被嚴(yán)重?fù)p壞，進(jìn)而起到保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員安全以及其它生產(chǎn)設(shè)備的作用。
圖I為本實(shí)用新型提出的一種礦用快速吸能防沖讓位支護(hù)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(hù)構(gòu)件俯視圖；圖3為圖I所示的吸能防沖讓位支護(hù)構(gòu)件展開(kāi)圖。附圖標(biāo)記51、夾角，52、凸折紋，53、凹折紋。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。 吸能防沖讓位支護(hù)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(shí)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(lèi)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(qiáng)度低碳鋼板或類(lèi)似的彈塑性材料。吸能防沖讓位支護(hù)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(lèi)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(shí)用新型為多邊形薄壁筒狀結(jié)構(gòu)，其高度方向上有多個(gè)節(jié)段，這里以四邊形兩節(jié)段構(gòu)件為例來(lái)描述。如圖I所示，圖I為本實(shí)用新型提出的一種礦用快速吸能防沖讓位支護(hù)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(hù)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(hù)構(gòu)件展開(kāi)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(hù)構(gòu)件在形體上分節(jié)與邊,構(gòu)件的尺寸由邊長(zhǎng)、邊數(shù)、節(jié)長(zhǎng)、節(jié)數(shù)來(lái)確定，也與相鄰對(duì)稱(chēng)面間的夾角相關(guān)，根據(jù)計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)依據(jù)。本發(fā)明是用鋼板沿凹凸折紋按相應(yīng)的角度折合而成，其展開(kāi)情況如圖3所示。構(gòu)件形體可以由兩對(duì)稱(chēng)部分合成，也可以由四部分合成。吸能式防沖安全支護(hù)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(shí)較高的吸能率這一特點(diǎn)，采用高強(qiáng)度低碳鋼板或類(lèi)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(qiáng)度和快速讓位吸能的特性，與現(xiàn)有支護(hù)材料或支護(hù)設(shè)備結(jié)合形成剛?cè)狁詈现ёo(hù)體系，解決了現(xiàn)有支護(hù)體系抵抗沖擊能力差、讓位速度慢的問(wèn)題，填補(bǔ)了現(xiàn)有支護(hù)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(jìn)性和實(shí)用性。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)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(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)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(qiáng)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(dá)到額定的支撐能力，在沖擊載荷作用下可以實(shí)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(guò)保證支護(hù)系統(tǒng)中支護(hù)材料或支護(hù)設(shè)備不被嚴(yán)重?fù)p壞，進(jìn)而起到保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員安全以及其它生產(chǎn)設(shè)備的作用。
文檔編號(hào)E21D15/50GK202596748SQ20122012508
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)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(qiáng), 肖永惠 申請(qǐng)人:遼寧工程技術(shù)大學(xué), 北京誠(chéng)田恒業(yè)煤礦設(shè)備有限公司