一種礦用快速吸能防衝讓位支護構件的製作方法

2023-04-25 11:13:01

專利名稱：一種礦用快速吸能防衝讓位支護構件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦支護安全領域，尤其涉及一種能夠與現有支護形式相結合使用的快速吸能防衝讓位支護構件。
背景技術：
衝擊地壓是採礦工程主要的動力災害之一。隨著礦產資源開採深度的日益增加，衝擊地壓發生頻次和破壞程度也愈加強烈，發生衝擊時瞬間釋放大量的衝擊能，造成巷道片幫、冒頂和底鼓，支護結構整體失穩，機械設備傾翻、破壞，甚至人員傷亡等事故，嚴重影響煤礦安全開採和現場人員生命安全。衝擊地壓(也稱礦震或巖爆)是煤礦重大災害之一，是因採礦而誘發的一種巨大彈性能量的瞬間集中釋放。衝擊地壓發生的一瞬間釋放的巨大彈性能量，可以嚴重破壞運·輸、通風巷道和採煤工作面，造成頂板瞬間下沉和底板瞬間臌起，大面積顛覆生產設備，破壞支架，還可以引起瓦斯湧出，甚至瓦斯爆炸等事故，並造成人員傷亡。2011年11月3日19時發生在我國河南義馬煤業集團千秋煤礦的衝擊地壓事故影響極大。據統計，目前我國具有衝擊地壓的煤礦已經達到一百多家。常用的支護形式有木支護、金屬支護、單體液壓支柱支護和液壓支架支護等，皆為剛性支護，靜態礦壓下基本可以滿足礦井支護體系的安全要求。但是，一旦突發衝擊地壓，破壞的圍巖攜帶的能量對支護體系產生巨大的衝擊作用，導致支護材料或支護設備瞬間變形破壞，從而引發支護系統的整體失穩事故。

實用新型內容為了克服上述缺陷，本實用新型提供一種礦用快速吸能防衝讓位支護構件，能夠與現有支護形式相結合使用的快速消減外部衝擊力、吸收衝擊能，且具有良好承載力。為實現上述實用新型目的，本實用新型提出一種礦用快速吸能防衝讓位支護構件，其特徵在於，該構件具有折紋形狀的筒狀結構，包括凸折紋和凹折紋，所述凹折紋和所述凸折紋按照一定的夾角相連。其中，所述吸能防衝讓位支護構件的邊長、變數、節長、節數和夾角是根據所述吸能防衝讓位支護構件軸向受壓時的承載能力及壓潰時的吸能率利用計算機建模計算得到的。更優選地，所述吸能防衝讓位支護構件內置有筋板。本實用新型的優點在於，本實用新型就是針對衝擊地壓發生時能量以衝擊形式快速釋放和巖體高速變形的特點，設計一種能夠與液壓支架、單體液壓支柱或其它現有剛性支護形式相結合使用的防衝吸能構件，該構件選用強度高、衝擊韌性大的彈塑性材料製成具有特定折紋形狀的薄壁筒狀結構，在軸向靜載作用下能夠達到額定的支撐能力，在衝擊載荷作用下可以實現大幅度彈塑性壓縮變形讓位，快速消減外部衝擊力、高效吸收衝擊能的功能，通過保證支護系統中支護材料或支護設備不被嚴重損壞，進而起到保護現場工作人員安全以及其它生產設備的作用。
圖I為本實用新型提出的一種礦用快速吸能防衝讓位支護構件結構之一主視圖；圖2為圖I所示的吸能防衝讓位支護構件俯視圖；圖3為圖I所示的吸能防衝讓位支護構件展開圖。附圖標記51、夾角，52、凸折紋，53、凹折紋。
具體實施方式
以下結合附圖以及具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護範圍並不限於此。 吸能防衝讓位支護構件的基本結構是根據薄壁金屬管件軸向受壓所具有的良好承載能力以及壓潰時較高的吸能率這一特性，採用構件本體既可以採用金屬材料，也可以採用其他類似的彈塑性材料。製成有特殊折紋形狀的薄壁筒狀結構，使其具有更優越的承載與吸能特性。在材料的選取方面，優先選取高強度低碳鋼板或類似的彈塑性材料。吸能防衝讓位支護構件為有特殊折紋形態的薄壁筒狀結構，既可以製成多邊形結構，也可以製成圓筒形結構等類似的薄壁筒狀結構。內部可以加筋板，也可以不加筋板。本實用新型為多邊形薄壁筒狀結構，其高度方向上有多個節段，這裡以四邊形兩節段構件為例來描述。如圖I所示，圖I為本實用新型提出的一種礦用快速吸能防衝讓位支護構件結構之一主視圖。如圖2所示，圖2為圖I所示的吸能防衝支護構件俯視圖。如圖3所示，圖3為圖I所示的吸能防衝讓位支護構件展開圖。該構件具有折紋形狀的筒狀結構，包括凸折紋52和凹折紋53，所述凹折紋53和所述凸折紋52按照一定的夾角51相連。吸能防衝讓位支護構件在形體上分節與邊,構件的尺寸由邊長、邊數、節長、節數來確定，也與相鄰對稱面間的夾角相關，根據計算機模擬結果得出的最合理的形狀尺寸比例作為該構件承載能力與吸能性能的主要設計依據。本發明是用鋼板沿凹凸折紋按相應的角度折合而成，其展開情況如圖3所示。構件形體可以由兩對稱部分合成，也可以由四部分合成。吸能式防衝安全支護構件根據薄壁金屬管件軸向受壓所具有的良好承載能力以及壓潰時較高的吸能率這一特點，採用高強度低碳鋼板或類似的彈塑性材料，製成有特殊折紋形態的薄壁筒狀結構，讓其具有更優越的承載與吸能特性。本發明的構件具有高強度和快速讓位吸能的特性，與現有支護材料或支護設備結合形成剛柔耦合支護體系，解決了現有支護體系抵抗衝擊能力差、讓位速度慢的問題，填補了現有支護形式不能有效吸收衝擊彈性能的技術空白，具有明顯的技術先進性和實用性。最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。儘管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.一種礦用快速吸能防衝讓位構件，其特徵在於，該構件具有折紋形狀的筒狀結構，包括凸折紋(52)和凹折紋(53)，所述凹折紋(53)和所述凸折紋(52)按照一定的夾角(51)相連。
2.根據權利要求I所述的礦用快速吸能防衝讓位構件，其特徵在於，所述吸能防衝讓位構件內置有筋板。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用快速吸能防衝讓位構件，該構件具有折紋形狀的筒狀結構，包括凸折紋(52)和凹折紋(53)，所述凹折紋(53)和所述凸折紋(52)按照一定的夾角(51)相連。該構件選用強度高、衝擊韌性大的彈塑性材料製成具有特定折紋形狀的薄壁筒狀結構，在軸向靜載作用下能夠達到額定的支撐能力，在衝擊載荷作用下可以實現大幅度彈塑性壓縮變形讓位，快速消減外部衝擊力、高效吸收衝擊能的功能，通過保證支護系統中支護材料或支護設備不被嚴重損壞，進而起到保護現場工作人員安全以及其它生產設備的作用。
文檔編號E21D15/50GK202596748SQ20122012508
公開日2012年12月12日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者潘一山, 王洪英, 李忠華, 陳志才, 徐興強, 肖永惠 申請人:遼寧工程技術大學, 北京誠田恆業煤礦設備有限公司