[發明專利]一種讓抗一體防沖吸能裝置及方法

在審

• 申請號: 202111356620.5
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114320391A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 鄒全樂;甯彥皓;王睿智;周小莉;江城子;馬騰飛;劉瑩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E21D15/44
• 分類號: E21D15/44;E21D15/46;E21D15/51
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開了一種讓抗一體防沖吸能裝置及方法，該裝置包括連接環、防偏柱、防偏缸、防沖構件、防偏座和鉸接頭。防沖構件包括負泊松比結構Ⅰ、負泊松比結構Ⅱ和負泊松比結構Ⅲ，負泊松比結構芯層Ⅰ和負泊松比結構芯層Ⅲ內均填充有剪切增稠液。當受到沖擊載荷時，利用防沖構件的剪切增稠液變硬效果以及負泊松比結構的彈塑性變形吸收能量，其緩沖吸能作用可以快速有效降低沖擊載荷對支護裝置的壓力，確保支護裝置承受的壓力控制在允許范圍內，提高了支護裝置的支護性能和吸能防沖性能，有利于維護礦井巷道與地下空間穩定。

技術領域

本發明涉及礦山安全與地下空間支護領域，具體涉及一種讓抗一體防沖吸能裝置及方法。

背景技術

近年來，我國淺部煤炭資源日益減少，煤礦開采逐步由淺部煤層轉向深部煤層。深部煤層受“三高一擾動”的影響，巷道的地質環境條件極其復雜，巷道面臨沖擊地壓的風險日益增大，嚴重制約了煤礦安全高效生產。與此同時，隨著我國經濟社會的發展，基礎建設力度逐年增大，山嶺隧道、引水隧洞、軌道交通等地下工程也存在巖爆現象頻發的問題。在礦井支護方面，剛柔一體化吸能支護技術在沖擊地壓的防治中得到了廣泛的應用，并取得了較大的成效，吸能防沖液壓支架是一體化支護體系的重要組成部分。但現有吸能防沖液壓支架的吸能器長期處于壓縮狀態，在多次小沖擊載荷下易發生疲勞破壞，吸能性能減弱；此外，在較小沖擊載荷作用下，吸能器無法通過變形達到吸能作用，致使液壓支柱瞬時支撐壓力增大，雖未發生明顯變形，但易發生疲勞破壞，降低液壓支架支護阻力，影響吸能防沖支架的吸能性能和支護性能。因此，亟需對現有的液壓支架防沖吸能器做出改進。

發明內容

本發明的目的是提供一種讓抗一體防沖吸能裝置及方法，以解決現有技術中存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種讓抗一體防沖吸能裝置，包括連接環、防偏柱、防偏缸、防沖構件、防偏座和鉸接頭。

所述連接環的下表面與防偏缸的上端連接，防偏缸的下端與鉸接頭連接。

所述防偏柱、防沖構件和防偏座均安裝到防偏缸內，防沖構件的上端與防偏柱抵緊，下端與防偏座抵緊。

所述防沖構件包括負泊松比結構Ⅰ、負泊松比結構Ⅱ和負泊松比結構Ⅲ，負泊松比結構Ⅰ包括負泊松比結構芯層Ⅰ以及分別連接在負泊松比結構芯層Ⅰ上下表面的上面板Ⅰ和下面板Ⅰ。

負泊松比結構Ⅱ包括負泊松比結構芯層Ⅱ以及分別連接在負泊松比結構芯層Ⅱ上下表面的上面板Ⅱ和下面板Ⅱ。

負泊松比結構Ⅲ包括負泊松比結構芯層Ⅲ以及分別連接在負泊松比結構芯層Ⅲ上下表面的上面板Ⅲ和下面板Ⅲ。

所述上面板Ⅰ與防偏柱的下表面抵緊，下面板Ⅰ與上面板Ⅱ粘合，下面板Ⅱ與上面板Ⅲ粘合，下面板Ⅲ的下表面與防偏座的上表面抵緊。

所述負泊松比結構芯層Ⅰ包括相互連接的若干單胞結構，負泊松比結構芯層Ⅱ包括相互連接的若干單胞結構，負泊松比結構芯層Ⅲ包括相互連接的若干單胞結構，負泊松比結構芯層Ⅰ和負泊松比結構芯層Ⅲ內每個單胞均填充有剪切增稠液并密封處理。

進一步，所述負泊松比結構芯層Ⅱ上安裝有應力傳感器，應力傳感器與支護裝置的安全閥連接，當應力傳感器監測到負泊松比結構芯層Ⅱ承受荷載達到設定臨界值時，安全閥開始排液。

進一步，所述負泊松比結構芯層Ⅰ、負泊松比結構芯層Ⅱ和負泊松比結構芯層Ⅲ的材料均為不銹鋼，上面板Ⅰ、下面板Ⅰ、上面板Ⅱ、下面板Ⅱ、上面板Ⅲ和下面板Ⅲ的材料相同且均為鋁或FRP。

進一步，所述剪切增稠液為納米二氧化硅顆粒和聚乙二醇的混合液。