[發明專利]一種新型沖擊地壓巷道吸能釋能防沖支架

在審

• 申請號: 202010769528.0
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111894637A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 陳長鵬;蔣邦友;紀洪廣;徐斌;詹慶超;張宇;鄭利森;顧士坦;孫邵華
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/00;E21D21/00
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

本發明公開了一種新型沖擊地壓巷道吸能釋能防沖支架，在外部防護鋼板和內側承壓支護鋼板分別沿長度預制兩排圓孔，用以安裝固定錨索；在支架安裝時，內側承壓支護鋼板和外部防護鋼板形成與巷道截面相應的U形，內側承壓支護鋼板的底端分別固連有固定支腿，固定支腿插入巷道底板，用以固定內側承壓支護鋼板；固定錨索的外端依次穿過外部防護鋼板和內側承壓支護鋼板上的圓孔并通過錨具固定；內側承壓支護鋼板和外部防護鋼板之間間隔安裝有可持續讓位防沖吸能裝置和高強度彈簧，高強度彈簧的兩端分別與內側承壓支護鋼板和外部防護鋼板固連，可持續讓位防沖吸能裝置的底端與內側承壓支護鋼板固連，頂端與外部防護鋼板之間留有一段距離。

技術領域

本發明屬于煤礦巷道支護領域，公開了一種新型沖擊地壓巷道吸能釋能防沖支架，尤其適用于沖擊地壓礦井巷道的防沖支護。

背景技術

隨著我國礦井開采深度不斷增加和開采范圍不斷擴大，沖擊地壓災害的發生頻次逐漸增大。統計表明：絕大多數沖擊地壓事故發生于巷道中，往往造成幾十米甚至幾百米范圍內巷道損毀和支護結構的破壞，進而造成重大人員傷亡和經濟損失，嚴重影響礦井生產和巷道的安全使用。

沖擊地壓的發生往往具有瞬時性、突發性和巨大破壞性特點，同時伴有巨大的能量釋放，釋放的沖擊能最大可達10³MJ，這些能量主要作用于兩個方面：(1)作用于煤巖體，造成煤巖體的破碎；(2)通過煤巖體傳遞到巷道圍巖和支護結構，造成圍巖和支護結構的破壞。隨著開采深度的增加，煤巖體內積聚的彈性應變能逐漸增多，沖擊地壓發生時釋放的能量也就越多，沖擊地壓對巷道圍巖和支護結構破壞程度也越大。

現階段，錨桿支護是巷道支護的重要形式。由于錨桿材料的延伸率非常低，近乎固定的錨桿長度無法適應沖擊地壓巷道的大變形以及大量彈性釋能瞬時釋放的特點，極易造成錨桿桿體的斷裂，從而失去支護效力，進而導致大范圍巷道的垮塌。而對于其他的支護形式，例如：木支護、單體液壓支柱支護等，皆為剛性支護，僅滿足靜態的巷道支護的安全要求，在沖擊載荷作用下，支護材料會發生瞬間破壞，從而失去支護能力造成巷道失穩。

綜上所述，對于沖擊地壓礦井而言，合理的巷道支護系統應該滿足以下幾個方面特點：（1）支護系統要有足夠的支護強度，保證沖擊地壓礦井巷道的支護安全；（2）支護系統要具有抗沖、吸能的特點，沖擊地壓發生后，支護系統應能吸收部分沖擊能量，避免巷道圍巖的沖擊失穩破壞；（3）支護系統應能適應巷道的適度變形，避免支護結構的損壞。

發明內容

針對上述存在的技術問題和對于新型支護系統的要求，本發明提出了一種適用于沖擊地壓巷道、具備緩慢讓壓釋能和快速沖擊讓位吸能特點的新型防沖支架。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種新型沖擊地壓巷道吸能釋能防沖支架，包括外部防護鋼板、內側承壓支護鋼板、可持續讓位防沖吸能裝置、高強度彈簧以及固定錨索；所述外部防護鋼板和內側承壓支護鋼板分別沿長度預制有兩排一定規則排布的圓孔，用以安裝固定錨索；在支架安裝時，所述內側承壓支護鋼板和外部防護鋼板形成與巷道截面相應的U形，內側承壓支護鋼板的底端分別固連有固定支腿，固定支腿插入巷道底板，用以固定內側承壓支護鋼板；所述固定錨索的外端依次穿過外部防護鋼板和內側承壓支護鋼板上的圓孔并通過錨具固定；所述內側承壓支護鋼板和外部防護鋼板之間間隔安裝有可持續讓位防沖吸能裝置和高強度彈簧，高強度彈簧的兩端分別與內側承壓支護鋼板和外部防護鋼板固連，可持續讓位防沖吸能裝置的底端與內側承壓支護鋼板固連，頂端與外部防護鋼板之間留有一段距離。

進一步的，可持續讓位防沖吸能裝置為內部中空的多級錐臺形結構，當沖擊地壓發生時，在沖擊載荷的作用下可持續讓位防沖吸能裝置可以快速的逐級潰縮，吸收部分釋放的沖擊能量，在潰縮同時，該裝置與外部防護鋼板的接觸面積逐漸增大，可以減小其對于外部防護鋼板的集中應力施加。

進一步的，所述固定支腿長度為150~200mm。

進一步的，所述高強度彈簧的兩端分別與外部防護鋼板、內側承壓支護鋼板焊接在一起。