一种多级变频插接式吸能巷道支撑装置的制作方法

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本发明涉及一种巷道支撑装置，具体涉及一种多级变频插接式吸能巷道支撑装置。


背景技术：

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我国煤矿主要是地下开采，需要在井下开掘大量巷道，采用巷道支护来保持巷道畅通和围岩稳定对煤矿建设与生产具有重要意义。对巷道进行支护的基本目的在于缓和及减少围岩的移动，使巷道断面不致过度缩小，同时防止已散离和破坏的围岩冒落。巷道支护的效果却不仅仅取决于支架本身的支承力，还受到围岩性质、支架力学性质(支承力和可缩性)、支架安设密度、安设支架时间的早晚、支架安设质量和与围岩的接触方式(点接触或面接触)等一系列因素的影响。
[0003]
通常，为了使巷道支架在调节与控制围岩变形过程中起到积极作用，支架应在围岩发生松动和破坏以前安设，以便支架在围岩尚保持有自承力的情况下与围岩共同起承载作用，而不是等围岩已发生松散、破坏，几乎完全丧失自承力的情况下再用支架去承担已冒落岩块的重量。也就是说，应当使支架与围岩在相互约束和相互依赖的条件下实现共同承载。
[0004]
目前,巷道支护过程中，支护体系的设计主要是依据静力分析，并没有考虑到煤炭在开采过程中所产生的微小振动冲击波，大部分的巷道支护体系本身的承载力是能够满足支撑需要的，但是，当围岩在长期经历微小振动冲击(开采过程中产生的)以及重力的作用后，部分碎岩易发生冒落，常规单层支护在发生大块围岩冒落后，支护体系直接受力，进而带来安全隐患，而且煤矿开采的地域由于过度开采也可能会发生地震，如果现有的巷道支护一旦发生坍塌无法为矿工争取更多的逃生时间。
[0005]
综上所述，现有的巷道支护体系存在无法抗震以及大块围岩冒落时易失效的问题。


技术实现要素：

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本发明为了解决现有的巷道支护体系存在无法抗震以及大块围岩冒落时易失效的问题。进而提供了一种多级变频插接式吸能巷道支撑装置。
[0007]
本发明的技术方案是一种多级变频插接式吸能巷道支撑装置，它包括支护组件，还包括隔震装置，支护组件安装在巷道内，隔震装置为拱形隔震装置，隔震装置安装在围岩与支护组件之间；隔震装置包括两个滑动支柱和多个滑动吸能组件，两个滑动支柱沿巷道长度方向竖直安装在巷道两侧，多个滑动吸能组件相互插接后与两个滑动支柱的上端插接；每个滑动吸能组件均包括上承台板、变曲率弧形滑板、内层承压板、多个辅助滑块、多个碟簧、多个螺旋弹簧、滑座、多个滚珠、滑槽和下承台板，上承台板和下承台板上下设置，且上承台板和下承台板的两端通过多个碟簧连接，变曲率弧形滑板安装在上承台板的下端面上，滑槽滑动安装在下承台板的上端面上，滑座通过多个滚珠滑动安装在滑槽内，内层承压
板滑动安装在变曲率弧形滑板的下端面上，每个辅助滑块的上端滑动安装在内层承压板上，每个辅助滑块的下端连接有一个碟簧，碟簧伸入到滑座上的凹槽内。
[0008]
进一步地，滑动支柱的上部与滑动吸能组件之间采用滚珠滑动配合，且滑动支柱的外侧壁上部设有限位块。
[0009]
进一步地，变曲率弧形滑板与内层承压板之间的滑移面、内层承压板与多个辅助滑块之间的滑移面和滑槽与下承台板之间的滑移面均为变曲率球面。
[0010]
进一步地，变曲率弧形滑板与内层承压板之间的滑移面、内层承压板与多个辅助滑块之间的滑移面和滑槽与下承台板之间的滑移面上的摩擦系数为0.05-0.5。
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进一步地，下承台板的四周设有限位挡板。
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进一步地，变曲率弧形滑板、滑槽和内层承压板的端部均安装有卡板。
[0013]
进一步地，每个滑动吸能组件还包括多个卡槽或滑道，多个卡槽或滑道安装在上承台板或下承台板的外侧壁两端。
[0014]
进一步地，支护组件包括受力支柱和扇形受力架，受力支柱竖直安装在两个滑动支柱的内侧，扇形受力架的下端搭设在受力支柱的上端，且扇形受力架的下端与拱形隔震装置的两端端部滑动连接，扇形受力架的上端与拱形隔震装置的下端面接触。
[0015]
进一步地，扇形受力架包括底板、顶部支撑和竖直支撑柱，顶部支撑安装在底板上，且顶部支撑与底板之间形成减重腔，竖直支撑柱竖直安装在减重腔内的底板上端面上。
[0016]
本发明与现有技术相比具有以下改进效果：
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1、本发明采用了双重支撑来保护巷道的支承安全，隔震装置不仅能够实现对煤矿开采过程中的冲击波的吸收，还能够减少或者降低地震带来的危害(由于开采过渡等情况，地震问题是未来开采过程中需要考虑的重要因素之一)，在支护组件的支撑配合下保护工人生产安全，还能为矿下工人提供宝贵的逃生时间。
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煤矿开采过程中的冲击波的吸收原理为：由于开采部位的不同，开采所产生的振动波长与振幅不同，本发明通过三层滑动(指三个变曲率球面的滑移面)和两组减振(指弹簧和碟簧)来自己消耗冲击波，不会将吸收到的冲击波反作用于围岩，进而避免围岩在遭受冲击振动后，再遭受反冲击波，提高围岩的牢固度，避免支护体系失效所带来的大块围岩冒落问题。另外，由于围岩沉降，滑动吸能组件a在支撑围岩的同时，采用插接的方式还能够承受围岩大幅度沉降。
[0019]
煤矿开采过程中发生地震时，隔震装置所起到的作用为：一方面能够支撑围岩的一部分重量，另一方面能调整围岩由冲击波产生的自振周期，使围岩的基频一直处于高能量地震频率范围之外，从而能够将地震反应降到最低。本发明在支撑围岩时不仅不能丧失它的承载能力，而且还要能够承受围岩与支护组件之间的较大多角度位移。
[0020]
2、本发明采用插接的连接方式，便于拆装，而且还能够重复利用，不浪费资源。
附图说明
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图1是本发明的整体结构示意图；图2是隔震装置的示意图；图3是底板5-1与滑动支柱1的滑动配合示意图；图4是卡槽a-12和滑道a-13插接的示意图。
具体实施方式
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具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，一种多级变频插接式吸能巷道支撑装置包括支护组件，它还包括隔震装置，支护组件安装在巷道内，隔震装置为拱形隔震装置，隔震装置安装在围岩与支护组件之间；隔震装置包括两个滑动支柱1和多个滑动吸能组件a，两个滑动支柱1沿巷道长度方向竖直安装在巷道两侧，多个滑动吸能组件a相互插接后与两个滑动支柱1的上端插接；每个滑动吸能组件a均包括上承台板a-1、变曲率弧形滑板a-2、内层承压板a-3、多个辅助滑块a-4、多个碟簧a-5、多个螺旋弹簧a-6、滑座a-7、多个滚珠a-8、滑槽a-9和下承台板a-10，上承台板a-1和下承台板a-10上下设置，且上承台板a-1和下承台板a-10的两端通过多个碟簧a-5连接，变曲率弧形滑板a-2安装在上承台板a-1的下端面上，滑槽a-9滑动安装在下承台板a-10的上端面上，滑座a-7通过多个滚珠a-8滑动安装在滑槽a-9内，内层承压板a-3滑动安装在变曲率弧形滑板a-2的下端面上，每个辅助滑块a-4的上端滑动安装在内层承压板a-3上，每个辅助滑块a-4的下端连接有一个碟簧a-5，碟簧a-5伸入到滑座a-7上的凹槽内。
[0023]
本发明隔震装置采用的隔震原理是摆式隔震。具体是碟簧片和螺旋弹簧并联，碟簧片解决了竖向隔振的问题；螺旋弹簧不仅是提供水平恢复力，更进一步解决了增大隔振阻尼，调整振动频率的问题，并通过变曲率球面之间实现滑动变频摩擦，实现了适用于小震、设防地震和大震的情况。此种作用同样适用于冲击波大的开采部位。
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具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的滑动支柱1的上部与滑动吸能组件a之间采用滚珠滑动配合，且滑动支柱1的外侧壁上部设有限位块2。如此设置，滑动支柱1的上部与滑动吸能组件a之间配合灵活，遇到围岩沉降时能够提供滑动的可能。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
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具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的变曲率弧形滑板a-2与内层承压板a-3之间的滑移面、内层承压板a-3与多个辅助滑块a-4之间的滑移面和滑槽a-9与下承台板a-10之间的滑移面均为变曲率球面。如此设置，通过变曲率滑动面来改变水平振动频率，通过碟簧片改变隔振结构的竖向振动频率，通过螺旋弹簧增大阻尼，既能耗能，又能达到避免共振，减小隔震层位移的效果。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
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具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的变曲率弧形滑板a-2与内层承压板a-3之间的滑移面、内层承压板a-3与多个辅助滑块a-4之间的滑移面和滑槽a-9与下承台板a-10之间的滑移面上的摩擦系数为0.05-0.5。如此设置，摩擦系数可以通过设置不同的涂层来实现，优选摩擦系数变化范围为0.1～0.2，通过摩擦系数的变化来控制和调节冲击波所带来的振动周期，进行冲击波频率的调节。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
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具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式的下承台板a-10的四周设有限位挡板a-11。如此设置，防止滑槽a-9滑出。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
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具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式的变曲率弧形滑板a-2、滑槽a-9和内层承压板a-3的端部均安装有卡板3。如此设置，保证隔震装置各部件之间的使用安全，防止隔震失效。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
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具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，本实施方式的每个滑动吸能组件a还包括多个卡槽a-12或滑道a-13，多个卡槽a-12或滑道a-13安装在上承台板a-1或下承台板a-10的外侧壁两端。如此设置，便于拆装，可重复利用。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
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具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的支护组件包括受力支柱4和扇形受力架5，受力支柱4竖直安装在两个滑动支柱1的内侧，扇形受力架5的下端搭设在受力支柱4的上端，且扇形受力架5的下端与拱形隔震装置的两端端部滑动连接，扇形受力架5的上端与拱形隔震装置的下端面接触。如此设置，为隔震装置、围岩冒落以及强震时提供必要的支承。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
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具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的扇形受力架5包括底板5-1、顶部支撑5-2和竖直支撑柱5-3，顶部支撑5-2安装在底板5-1上，且顶部支撑5-2与底板5-1之间形成减重腔5-4，竖直支撑柱5-3竖直安装在减重腔5-4内的底板5-1上端面上。如此设置，底板5-1不但便于受力支柱4的连接，还能够与滑动吸能组件a之间连接，使二者紧密配合，顶部支撑5-2为扇形，为隔震装置提供180
°
的支撑，竖直支撑柱5-3能够承受竖直方向的围岩的压力。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
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具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的底板5-1与下承台板a-10之间通过弹簧连接，其滑动配合面之间通过滚珠来实现。如此设置，便于下承台板a-10在受力时能够向下运动。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
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本发明在安装和使用时，需要根据围岩的实际情况，将本发明安装在开采冲击波较大的部位，每个多级变频插接式吸能巷道支撑装置的宽度为1.4-2米，相邻两个多级变频插接式吸能巷道支撑装置之间的间距为0.5-1米。
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以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。