[发明专利]一种新型冲击地压巷道吸能释能防冲支架

说明书

本发明公开了一种新型冲击地压巷道吸能释能防冲支架，在外部防护钢板和内侧承压支护钢板分别沿长度预制两排圆孔，用以安装固定锚索；在支架安装时，内侧承压支护钢板和外部防护钢板形成与巷道截面相应的U形，内侧承压支护钢板的底端分别固连有固定支腿，固定支腿插入巷道底板，用以固定内侧承压支护钢板；固定锚索的外端依次穿过外部防护钢板和内侧承压支护钢板上的圆孔并通过锚具固定；内侧承压支护钢板和外部防护钢板之间间隔安装有可持续让位防冲吸能装置和高强度弹簧，高强度弹簧的两端分别与内侧承压支护钢板和外部防护钢板固连，可持续让位防冲吸能装置的底端与内侧承压支护钢板固连，顶端与外部防护钢板之间留有一段距离。

技术领域

本发明属于煤矿巷道支护领域，公开了一种新型冲击地压巷道吸能释能防冲支架，尤其适用于冲击地压矿井巷道的防冲支护。

背景技术

随着我国矿井开采深度不断增加和开采范围不断扩大，冲击地压灾害的发生频次逐渐增大。统计表明：绝大多数冲击地压事故发生于巷道中，往往造成几十米甚至几百米范围内巷道损毁和支护结构的破坏，进而造成重大人员伤亡和经济损失，严重影响矿井生产和巷道的安全使用。

冲击地压的发生往往具有瞬时性、突发性和巨大破坏性特点，同时伴有巨大的能量释放，释放的冲击能最大可达10³MJ，这些能量主要作用于两个方面：(1)作用于煤岩体，造成煤岩体的破碎；(2)通过煤岩体传递到巷道围岩和支护结构，造成围岩和支护结构的破坏。随着开采深度的增加，煤岩体内积聚的弹性应变能逐渐增多，冲击地压发生时释放的能量也就越多，冲击地压对巷道围岩和支护结构破坏程度也越大。

现阶段，锚杆支护是巷道支护的重要形式。由于锚杆材料的延伸率非常低，近乎固定的锚杆长度无法适应冲击地压巷道的大变形以及大量弹性释能瞬时释放的特点，极易造成锚杆杆体的断裂，从而失去支护效力，进而导致大范围巷道的垮塌。而对于其他的支护形式，例如：木支护、单体液压支柱支护等，皆为刚性支护，仅满足静态的巷道支护的安全要求，在冲击载荷作用下，支护材料会发生瞬间破坏，从而失去支护能力造成巷道失稳。

综上所述，对于冲击地压矿井而言，合理的巷道支护系统应该满足以下几个方面特点：（1）支护系统要有足够的支护强度，保证冲击地压矿井巷道的支护安全；（2）支护系统要具有抗冲、吸能的特点，冲击地压发生后，支护系统应能吸收部分冲击能量，避免巷道围岩的冲击失稳破坏；（3）支护系统应能适应巷道的适度变形，避免支护结构的损坏。

发明内容

针对上述存在的技术问题和对于新型支护系统的要求，本发明提出了一种适用于冲击地压巷道、具备缓慢让压释能和快速冲击让位吸能特点的新型防冲支架。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种新型冲击地压巷道吸能释能防冲支架，包括外部防护钢板、内侧承压支护钢板、可持续让位防冲吸能装置、高强度弹簧以及固定锚索；所述外部防护钢板和内侧承压支护钢板分别沿长度预制有两排一定规则排布的圆孔，用以安装固定锚索；在支架安装时，所述内侧承压支护钢板和外部防护钢板形成与巷道截面相应的U形，内侧承压支护钢板的底端分别固连有固定支腿，固定支腿插入巷道底板，用以固定内侧承压支护钢板；所述固定锚索的外端依次穿过外部防护钢板和内侧承压支护钢板上的圆孔并通过锚具固定；所述内侧承压支护钢板和外部防护钢板之间间隔安装有可持续让位防冲吸能装置和高强度弹簧，高强度弹簧的两端分别与内侧承压支护钢板和外部防护钢板固连，可持续让位防冲吸能装置的底端与内侧承压支护钢板固连，顶端与外部防护钢板之间留有一段距离。

进一步的，可持续让位防冲吸能装置为内部中空的多级锥台形结构，当冲击地压发生时，在冲击载荷的作用下可持续让位防冲吸能装置可以快速的逐级溃缩，吸收部分释放的冲击能量，在溃缩同时，该装置与外部防护钢板的接触面积逐渐增大，可以减小其对于外部防护钢板的集中应力施加。

进一步的，所述固定支腿长度为150~200mm。

进一步的，所述高强度弹簧的两端分别与外部防护钢板、内侧承压支护钢板焊接在一起。