一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦安全支護技術領域，特別是涉及一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁。
【背景技術】
[0002]煤礦開采過程中突發(fā)沖擊地壓時，常會引發(fā)巷道圍巖結構失穩(wěn)，出現(xiàn)巷道冒頂、片幫及底臌等，從而導致巷道支架變形甚至垮塌破壞，造成人員傷亡事故，采煤作業(yè)被迫停止，給煤礦帶來較大經(jīng)濟損失。
[0003]其中，巷道底臌發(fā)生時，伴隨著底板的劇烈震動，巖體突發(fā)破碎并對上覆設備及支護體瞬間產(chǎn)生巨大沖擊作用，常會造成支架底部損壞，軌道被抬起，皮帶被掀翻，巷道斷面縮小等，阻礙正常的運輸和通行，因此不得不投入大量的人力和物力進行“挖底”等臨時性處理。嚴重時會導致整條巷道報廢，嚴重制約了煤礦的正常生產(chǎn)作業(yè)。
[0004]目前，已有部分礦井引入了一些新式巷道液壓支架，旨在通過高強度的支護防御巷道沖擊地壓，但由此產(chǎn)生的效果是:由于支架剛度太大，在沖擊地壓下并不具備緩沖讓壓的能力，沖擊較小時尚可抵御，但沖擊較大時支架會在最薄弱部位首先損壞，導致支架的支護能力減弱，甚至存在失穩(wěn)破壞的危險。以一種現(xiàn)有的門式巷道液壓支架為例，這種由高強度箱型底梁、頂梁及兩根液壓支柱構成的支架結構，在沖擊地壓引起的底臌中，由于底梁限位鉸接處產(chǎn)生應力集中，會導致底梁向上凸起、彎折，有的徹底折斷，破壞程度比較嚴重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，當巷道突發(fā)沖擊地壓并有底臌趨勢時，可有效吸收底板的沖擊能量，保證底梁不發(fā)生損壞，從而緩解支架受到的沖擊作用，防止巷道支護體系失穩(wěn)破壞。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，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，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。
[0007]所述沖壓吸能組件包括吸能塊和沖壓塊，所述吸能塊位于沖壓塊頂板上，吸能塊頂部與沖壓吸能組件安裝腔上腔壁緊密貼合。
[0008]在所述沖壓吸能組件安裝腔側壁上設置有導向筋，在所述沖壓塊側板上設有導向槽，導向筋位于導向槽內(nèi)，通過導向筋在導向槽的滑動，使沖壓塊與沖壓吸能組件安裝腔側壁滑動配合。
[0009]所述吸能塊由填充了多孔泡沫合金材料的金屬薄壁管制成。
[0010]所述吸能塊的上、下端面均為平面，且上、下端面相平行。
[0011]所述沖壓塊頂板上端面為平面，沖壓塊底板下端面為弧面。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，摒棄了傳統(tǒng)巷道液壓支架底梁采用的多段連接的結構形式，所采用的是受力更合理、承載效果更優(yōu)的反拱變截面箱型梁，且在反拱變截面箱型梁內(nèi)還加裝了沖壓吸能組件。在準靜態(tài)圍巖壓力下，底梁基本保持剛性支護狀態(tài)，當沖擊地壓發(fā)生時，底板有底臌趨勢，可以通過吸能塊的破壞變形讓位，快速吸收底板圍巖的沖擊動能，緩解底梁以及整個支架結構受到的沖擊作用，保護液壓支架整體結構不受損壞，從而防止了巷道支護體系的失穩(wěn)破壞。
[0014]本發(fā)明具備通過安置不同技術參數(shù)的吸能塊，即可滿足不同巷道抗底臌防沖支護要求；本發(fā)明通過采用耗能而不蓄能的方式，即將底板圍巖的沖擊動能吸收，而并非在底梁或支架中積蓄起來，避免支架逐漸趨向非穩(wěn)定的高能態(tài)；本發(fā)明的沖壓吸能組件由于反拱變截面箱型梁位于沖壓吸能組件安裝腔內(nèi)，節(jié)省了巷道的開掘空間，同時沖壓吸能組件可更換，保證了反拱變截面箱型梁的長期重復使用。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁結構示意圖；
[0016]圖2為反拱變截面箱型梁俯視圖；
[0017]圖3為圖1中A-A剖面圖；
[0018]圖4為吸能組件俯視圖；
[0019]圖中，I一反拱變截面箱型梁，2—碳纖維布，3—吸能塊，4一沖壓塊，5—導向筋，6—導向槽，7—沖壓吸能組件安裝腔。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0021]如圖1、2、3、4所示，一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，包括反拱變截面箱型梁1、沖壓吸能組件及碳纖維布2，在所述反拱變截面箱型梁I內(nèi)均勻分布有若干沖壓吸能組件安裝腔7，所述沖壓吸能組件位于沖壓吸能組件安裝腔7內(nèi)，所述碳纖維布2位于沖壓吸能組件下側，并與沖壓吸能組件下部緊密貼合，碳纖維布2端部與反拱變截面箱型梁I相固連。
[0022]所述沖壓吸能組件包括吸能塊3和沖壓塊4，所述吸能塊3位于沖壓塊4頂板上，吸能塊3頂部與沖壓吸能組件安裝腔7上腔壁緊密貼合。
[0023]在所述沖壓吸能組件安裝腔7側壁上設置有導向筋5，在所述沖壓塊4側板上設有導向槽6，導向筋5位于導向槽6內(nèi)，通過導向筋5在導向槽6的滑動，使沖壓塊4與沖壓吸能組件安裝腔7側壁滑動配合。
[0024]所述吸能塊3由填充了多孔泡沫合金材料的金屬薄壁管制成。
[0025]所述吸能塊3的上、下端面均為平面，且上、下端面相平行。
[0026]所述沖壓塊4頂板上端面為平面，沖壓塊4底板下端面為弧面。
[0027]下面結合【附圖說明】本發(fā)明的一次使用過程:
[0028]采用了本發(fā)明液壓支架底梁的門式巷道液壓支架，在本實施例中，反拱變截面箱型梁I及沖壓塊4均由高強度低合金鋼板焊接而成，該鋼板的屈服強度彡550MPa，吸能塊3由填充了多孔泡沫合金材料的金屬薄壁管制成，其強度多50MPa，碳纖維布2采用的是高強度碳纖維布，其厚度為5?10_。其中，根據(jù)巷道實際支護需求，需要確定吸能塊3的強度和吸能比率，這可通過設定合金中各金屬元素的配比、發(fā)泡率及金屬薄壁管的孔徑等獲得，同時，通過設定金屬薄壁管的板材強度、壁厚及幾何尺寸，可確定金屬薄壁管的承載力和屈曲吸能特性。
[0029]在未發(fā)生沖擊地壓的一般情況下，巷道底板圍巖的壓力會通過碳纖維布2作用于沖壓吸能組件上，再由若干沖壓吸能組件傳遞至反拱變截面箱型梁I上，并由反拱變截面箱型梁I承擔準靜態(tài)底板壓力。
[0030]當沖擊地壓發(fā)生時，巷道底板一旦有底臌趨勢，底板圍巖會通過碳纖維布2對沖壓吸能組件的沖壓塊4產(chǎn)生沖擊作用，迫使沖壓塊4沖擊壓縮吸能塊3，當吸能塊3所承受的壓力超過其閾值后，吸能塊3則會立即被破壞而進行變形讓位，從而達到快速吸收底板圍巖的沖擊動能，以緩解反拱變截面箱型梁I所受到的沖擊作用，保護液壓支架整體結構不受損壞。
[0031]實施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【主權項】
1.一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，其特征在于: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，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。2.根據(jù)權利要求1所述的一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，其特征在于:所述沖壓吸能組件包括吸能塊和沖壓塊，所述吸能塊位于沖壓塊頂板上，吸能塊頂部與沖壓吸能組件安裝腔上腔壁緊密貼合。3.根據(jù)權利要求2所述的一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，其特征在于:在所述沖壓吸能組件安裝腔側壁上設置有導向筋，在所述沖壓塊側板上設有導向槽，導向筋位于導向槽內(nèi)，通過導向筋在導向槽的滑動，使沖壓塊與沖壓吸能組件安裝腔側壁滑動配合。4.根據(jù)權利要求2所述的一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，其特征在于:所述吸能塊由填充了多孔泡沫合金材料的金屬薄壁管制成。5.根據(jù)權利要求2所述的一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，其特征在于:所述吸能塊的上、下端面均為平面，且上、下端面相平行。6.根據(jù)權利要求2所述的一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，其特征在于:所述沖壓塊頂板上端面為平面，沖壓塊底板下端面為弧面。
【專利摘要】一種快速吸能防沖抗底臌的巷道液壓支架底梁，在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，沖壓吸能組件位于沖壓吸能組件安裝腔內(nèi)，碳纖維布位于沖壓吸能組件下側，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；沖壓吸能組件包括吸能塊和沖壓塊，吸能塊位于沖壓塊頂板上，吸能塊頂部與沖壓吸能組件安裝腔上腔壁緊密貼合；在沖壓吸能組件安裝腔側壁上設置有導向筋，在沖壓塊側板上設有導向槽，導向筋位于導向槽內(nèi)，沖壓塊與沖壓吸能組件安裝腔側壁滑動配合；吸能塊由填充了多孔泡沫合金材料的金屬薄壁管制成；吸能塊的上、下端面均為平面且相互平行；沖壓塊頂板上端面為平面，沖壓塊底板下端面為弧面。
【IPC分類】E21D15/51
【公開號】CN104895590
【申請?zhí)枴緾N201510297543
【發(fā)明人】潘一山, 馬簫, 肖永惠, 李忠華
【申請人】遼寧工程技術大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月2日