[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)恒阻吸能的巷道防沖O型棚及其連接卡纜

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• 申請日: 2021-09-15
• 公開（公告）號: CN113638748A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張建卓;王同軒;潘一山;肖永惠;王愛文;徐連滿
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué);遼寧大學(xué)
• 主分類號: E21D11/14
• 分類號: E21D11/14
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 范琳

本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)恒阻吸能的巷道防沖O型棚及其連接卡纜，包括第一U型鋼、第二U型鋼和第一卡纜，所述第一卡纜包括第二卡套，所述第二卡套貼合設(shè)置在第一U型鋼下方，在第一卡纜螺栓與第二U型鋼之間設(shè)有第一卡套，在所述第一卡套的側(cè)面設(shè)有第一助滑塊，在所述第二卡套側(cè)面設(shè)有第一凹槽，所述第一凹槽和第一助滑塊配合使用，使得O型棚在徑向方向產(chǎn)生塑性的變形過程中，第一卡套與第二卡套同步滑動，避免第一卡套與第二卡套錯位滑動，從而避免了第一卡纜螺栓在O型棚徑向方向產(chǎn)生塑性的變形過程中容易被破壞的現(xiàn)象，增強(qiáng)了O型棚的吸能變形位移，設(shè)置第一減阻板與第二減阻板，減小了U型鋼之間的滑動摩擦力，使其滑動更順暢，阻力更穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巷道支護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)恒阻吸能的巷道防沖O型棚及其連接卡纜。

背景技術(shù)

隨著煤礦開采深度的增加，煤礦沖擊地壓造成的井巷破壞程度愈加嚴(yán)重，巷道的安全防護(hù)成為當(dāng)前采礦工程中亟待解決的難題。巷道支護(hù)體系作為抵御沖擊地壓的最后一道防線，其防沖作用顯得尤為重要。現(xiàn)階段，圍繞巷道支護(hù)的防沖技術(shù)方面，研發(fā)了一系列新式支護(hù)裝備與材料，比如高強(qiáng)度錨桿、錨索以及各種結(jié)構(gòu)形式的巷道液壓支架、吸能液壓支架等，部分沖擊地壓礦井已開始應(yīng)用，但仍受成本及一些使用條件的限制而難以大范圍應(yīng)用。目前，煤礦巷道支護(hù)中使用最廣泛、應(yīng)用量最大的支護(hù)體仍為U型鋼支架。該種支架是由多段特型鋼材——U型鋼(見GBT4697-2017、MT-T882-2000U)通過搭接和卡纜捆綁組合成的支架結(jié)構(gòu)，其最大的特點在于可縮讓位與摩擦吸能，即在巷道發(fā)生收縮的過程中U型鋼通過搭接處的相對錯動，能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的收縮吸能，從而維護(hù)巷道圍巖的完整性和穩(wěn)定性，可用于抵御沖擊地壓的作用。U型鋼支架根據(jù)架型結(jié)構(gòu)具體又可分為三心拱支架、圓弧拱支架、O型棚支架等多種形式，其中O型棚支架是一種封閉式結(jié)構(gòu)，承載能力和穩(wěn)定性均比非封閉型的更好。O型棚支架通常是由4段或6段U型鋼圓弧段組成，相鄰兩個U型鋼的搭接處通過卡纜綁定連接，在巷道圍巖發(fā)生快速變形或沖擊現(xiàn)象時，通過U型鋼弧段之間的相對滑動而完成徑向收縮，該過程伴隨著搭接處的摩擦過程和U型鋼弧段的塑性變形，可以吸收圍巖的動能，從而避免巷道過度變形或沖擊式的垮塌破壞。

O型棚中U型鋼的連接卡纜是薄弱的易損部件，同時，研究表明，卡纜的結(jié)構(gòu)對U型鋼之間的相對滑動有著重要的影響。

現(xiàn)有的U型鋼連接卡纜結(jié)構(gòu)簡單，通常采用卡纜螺栓和卡套簡單捆綁連接，實際應(yīng)用中存在著以下問題：

①U型鋼之間發(fā)生相對滑動時，卡纜螺栓與卡套或上下卡套滑動不同步，因此，容易造成卡纜螺栓受拉或受剪作用，嚴(yán)重時會被拉斷或剪斷，從而導(dǎo)致卡纜捆綁作用失效，進(jìn)一步引發(fā)O型棚支護(hù)能力減弱或徹底失效；

②U型鋼之間發(fā)生相對滑動時也會出現(xiàn)卡纜松脫，從而導(dǎo)致不能很好的束縛住兩段U型鋼滑動方向，外側(cè)的U型鋼端頭會沿切線向外運動而發(fā)生翹起，內(nèi)側(cè)的U型鋼端頭由于也沿切線運動因而抵住外側(cè)的U型鋼，從而導(dǎo)致兩U型鋼卡住、無法繼續(xù)滑動，這樣一來O型棚將不再或難以發(fā)生徑向收縮，因此，顯著降低O型棚整體吸能能量，減弱了O型棚的防護(hù)性能，也容易導(dǎo)致卡纜損壞。該現(xiàn)象描述為兩U型鋼發(fā)生切向變形運動。

③在問題②的基礎(chǔ)上，若U型鋼與卡纜強(qiáng)度足夠，將會進(jìn)一步導(dǎo)致兩U型鋼發(fā)生交叉錯位變形，又稱軸向變形，即內(nèi)側(cè)的U型鋼滑向O型棚一側(cè)運動，而外側(cè)的U型鋼滑向O型棚另一側(cè)運動，這將很容易導(dǎo)致卡纜損壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種高強(qiáng)恒阻吸能的巷道防沖O型棚及其連接卡纜，其能夠克服現(xiàn)有技術(shù)存在的結(jié)構(gòu)性能缺陷。