[實用新型]復合材料煤礦支護柱

無效

• 申請號: 200920256906.4
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN201554472U
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 劉偉慶;方海;陸偉東
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: E21D15/02
• 分類號: E21D15/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;瞿網蘭

本實用新型同日申請了發明專利。

技術領域

本實用新型涉及一種坑道支護用品，尤其是一種地下采煤作業中常用的用于支撐巷道的支護柱，具體地說是一種復合材料煤礦支護柱。

背景技術

目前，用于煤礦頂板支護的主要有混凝土柱、鋼柱、木柱等。混凝土柱重量較大，搬運不便，目前也有輕質混凝土柱，但需依賴進口；液壓式鋼柱目前也有采用，但成本較高；木柱的承載力離散性較大，原木的承載力也有限，且容易腐朽。因此采用新技術、新材料制造煤礦頂板支護柱已迫在眉睫。

纖維復合材料具有輕質高強、耐腐蝕、耐候性好的顯著優點。本實用新型提出了一種輕質木材夾芯的環狀纖維復合材料支護柱，其主要創新在于其木材夾芯的復合材料環狀結構，可顯著增強復合材料管壁的剛度，解決其局部失穩的問題。復合材料煤礦頂板支護柱采用真空導入成型工藝生產，亦可用于圓形橋墩模板、各類支撐等柱狀結構。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有的各類煤礦支護柱存在成本高或壽命短的問題，設計一種輕質高強、耐腐蝕、易搬運、易拼裝的復合材料煤礦支護柱。

本實用新型的技術方案之一是：

一種復合材料煤礦支護柱，其特征是它呈整體式中空圓柱體結構或至少有兩個圓弧片組成的中空圓柱體結構，所述的中空圓柱體結構的殼壁由復合材料內壁1′和復合材料外壁1及夾裝在復合材料內壁1′和復合材料外壁1之間的夾芯材料層2組成；在所述的中空圓柱體的兩端各連接有一個用于與支撐頂板相連或與另一相同煤礦支護柱相連的支撐面連接法蘭6；每個中空圓柱體結構的外形呈亞鈴狀，兩端的直徑大于中間段直徑，且每個端部與中間段均形成有應力過渡區7。

所述的圓弧片的兩邊均連接有法蘭結構3，法蘭結構3上沿其長度方向開設有多個螺栓孔4，兩鄰兩片圓弧片之間通過穿過螺栓孔4的螺栓5相連。

所述的夾芯材料層2為泡桐木、硬質聚氨酯泡沫、PVC泡沫、PEI泡沫、PMI泡沫或夾砂層。

所述的復合材料內壁1′和復合材料外壁1均由玻璃纖維布與樹脂固化而成，玻璃纖維布為雙軸向布、多軸向布、網格布、纖維氈、碳纖維布、玄武巖纖維布或芳綸纖維布，樹脂為不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環氧樹脂或無機樹脂。

所述的應力過渡區7呈錐形結構、圓弧形結構或一個以上的臺階狀結構。

所述的支撐面連接法蘭6為直徑大于中空圓柱體結構端部直徑的環狀或盤狀結構。

本實用新型的技術方案之二是：

一種復合材料煤礦支護柱，其特征是它由圓柱形實心泡桐木本體8和纏繞在實心泡桐木本體8表面的復合材料外壁1組成的圓柱體狀結構，其整體呈亞鈴狀結構，在端部與中間連接處形成有應力過渡區7；在圓柱體狀結構的兩端連接有圓盤狀或圓環狀支撐面連接法蘭6。

本實用新型的有益效果：

(1)輕質高強、耐腐蝕。支護柱的內、外表層采用了強耐腐蝕、力學特性優越的纖維增強復合材料，兩側纖維復合材料面板中間用泡桐木夾芯來提高結構件的剛度，并構成高性能的泡桐木夾芯復合材料。該新型復合材料支護柱具有輕質高強、耐腐蝕等性能，具有比強度和比剛度高、可設計性強等特點，適合煤礦等潮濕惡劣環境下使用。

(2)受力可靠。復合材料環形夾芯柱的整體剛度由其外徑決定，而局部剛度由泡桐木夾芯所增加的夾層柱壁厚獲得，玻璃纖維復合材料環箍效應明顯(類似于復合材料加固混凝土柱)，因此傳力較可靠。

(3)成本低。該支護柱采用生態綠色材料為主，所采用的泡桐木是綠色可再生材料，造價低廉；內外壁玻璃纖維復合材料厚度較小，價格較低。

(4)安裝便捷。該支護柱由重量較輕的半圓柱體通過法蘭螺栓連成整柱，約為混凝土柱重量的1/5，運輸便捷，安裝方便。

(5)經軸壓試驗表明：本實用新型的復合材料支護柱可承受的軸壓力達到150t以上，完全能滿足煤礦頂板支護壓力的要求。

(6)本實用新型具有結構簡單，輕質高強、耐腐蝕、易搬運、易拼裝的優點。

(7)本實用新型不僅適用于煤礦巷道的頂板支護，也可用于圓形橋墩模板、各類支撐等工程領域的柱狀結構。

附圖說明

圖1是組成本實用新型的空心復合材料支護柱的圓弧片的斷面結構示意圖。

圖2是本實用新型的組合式空心復合材料支護柱的斷面結構示意圖。

圖3是圖2的正視結構示意圖。

圖4本實用新型的整體結構式空心復合材料支護柱的斷面結構示意圖。

圖5是圖4的正視結構示意圖。

圖6是本實用新型的實心復合材料支護柱的斷面結構示意圖。

圖7是兩段相同結構的組合式復合材料支柱組成的支護柱的正視結構示意圖。