[發明專利]一種適于深部開采巷道的吸能墊板

有效

• 申請號: 201810588371.4
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108571336B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 苗勝軍;梁明純;王輝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提出一種適于深部開采巷道的吸能墊板，屬于礦井支護技術領域。吸能墊板由砂漿粘結層、正弦吸能板、蓋板、球型墊片、減摩墊片、復合墊塊組成。正弦吸能板橫截面整體成正弦波形，設有錨桿及錨索通孔，并在波峰處壓制數個球形凹槽形成雙峰。蓋板為帶肋平底型，板肋的方向與吸能板波形方向正交。復合墊塊為鋼板和橡膠相間的空心圓柱體。在巖爆等沖擊作用下，正弦吸能板和復合墊塊發生塑性變形，吸收沖擊能量，保護墊板自身、螺母和錨桿桿體的完整性。

技術領域

本發明提出一種一種適于深部開采巷道的吸能墊板，屬于礦井支護技術領域。

背景技術

經濟高速持續發展與國家安全戰略離不開礦產資源的開發，隨著資源需求量的增加，以及淺部資源的不斷消耗，地下礦山陸續轉入深部開采。深部開采工程巖體處于高應力、高巖溫、高滲透水壓力和開采擾動（即“三高一擾動”）的復雜地質與力學環境下，致災機理復雜，巖爆等動力沖擊災害頻發、突發。

巖爆是一種巖體中聚積的彈性變形勢能在一定條件下的突然猛烈釋放，導致巖石爆裂并彈射出來的現象。因而巖爆等動力沖擊災害的防治方法主要從巖爆發生前提前釋放能量和巖爆發生時吸收能量兩個方向進行考慮，本專利主要針對后者。由于巖爆等動力災害發生時會突然釋放大量的能量，并產生巨大的動力沖擊荷載，即使強度很高的剛性支撐也很容易隨巷道圍巖一同發生破壞，因此，吸能支護體系孕育而生。目前，在吸能支護體系中，對吸能錨桿研究較多，然而沖擊能量由墊板、錨具、最后傳遞至錨桿，前兩者的破壞也會對支護效果產生影響。

墊板的作用主要有兩方面，一是在螺母壓緊后，給錨桿提供預應力，并使預應力擴散到周圍巖體中；二是將巖體變形荷載傳遞到桿體上。墊板與圍巖的關系可用溫克勒地基描述，其本身失效，以及墊板與巷道表面接觸處的圍巖松散脫落，導致托板與表面不緊貼，均會使錨桿失去支護作用。墊板常見的破壞形態有：過大壓力下開裂破壞；中部被拉入巖體，導致周邊翹起而支護失效；偏壓作用下一側翹起；墊板與桿體脫離。

發明內容

本發明針對深部硬巖巷道在巖爆等動力沖擊荷載作用下，能量突然釋放產生的沖擊荷載，提供一種適于深部開采巷道的吸能墊板。吸能墊板由砂漿粘結層、正弦吸能板、蓋板、球型墊片、減摩墊片、復合墊塊組成，

1）在新開挖的區段完成掛網并完成鉆孔后，在吸能墊板覆蓋區域抹一定厚度的砂漿作為砂漿粘結層，并留出錨桿孔口；

2）在砂漿初凝前將正弦吸能板貼于砂漿上，壓實；正弦吸能板橫截面整體成正弦波形，設有錨桿通孔，可與一至多個錨桿相連；在正弦吸能板波峰處壓制數個球形凹槽形成雙峰，用以調節其屈服點；正弦吸能板在沖擊荷載作用下可沿厚度方向發生壓縮變形，從而起到一定的緩沖吸能作用，而球形凹槽可以促進吸能板變形以提高組合結構的吸能效果，降低錨桿、錨具受到的沖擊；

3）蓋板位于正弦吸能板上，為帶肋平底型，長寬與正弦吸能板寬度相同；蓋板肋方向與正弦吸能板波形方向正交；

4）在安裝完球型墊片后，將復合墊塊安于其上，最后安裝減摩墊片和螺母；復合墊塊是由多層低碳鋼板卷制而成的空心圓柱體，鋼板間由橡膠膠結，具有較好的變形能力，起到吸收沖擊能量的作用；

5）通過正弦吸能板和復合墊塊的塑性變形，吸收巖爆動力災害產生的沖擊能量，保護自身以及螺母、桿體的完整。

進一步地，步驟1）所述砂漿粘結層的厚度為5~20mm。

進一步地，步驟2）所述正弦吸能板寬150~250mm，長不小于寬，波長50~150mm，振幅為波長的1/4~1/3。

進一步地，步驟2）所述球形凹槽的球心角不大于π/2，直徑不大于正弦波波長的1/10，以避免過度削弱截面。

進一步地，步驟3）所述蓋板肋（5）寬10mm，沖壓制成，間距20~40mm。