[发明专利]一种用于冲击地压矿井的变刚度让压钢棚支架及实现方法

说明书

本发明公开了一种用于冲击地压矿井的变刚度让压钢棚支架及实现方法，其包括：顶拱让压钢棚，设置在巷道的顶部；帮部让压钢棚，设置在巷道的两帮，所述帮部让压钢棚与所述顶拱让压钢棚之间通过第一连接套管相连接；底拱让压钢棚，设置在巷道的底部；所述底拱让压钢棚与所述帮部让压钢棚之间通过第二连接套管相连接；其中，所述顶拱让压钢棚、帮部让压钢棚和底拱让压钢棚均包括承压内架和U型钢基础，所述承压内架与所述U型钢基础固定连接，且所述承压内架与所述U型钢基础的内部形成一让压空腔。本发明具有结构简单、使用方便、让压效果好等优点。

技术领域

本发明涉及煤矿巷道支护技术领域，尤其涉及一种适用于冲击地压矿井的变刚度让压钢棚支架。

背景技术

冲击地压是指煤矿井巷或者工作面周围煤(岩)体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象。冲击地压发生时，围岩突然破坏、垮落或抛入巷道，同时伴有剧烈的震动和声响，常引起巷道底臌、片帮、冒顶，容易造成支护结构毁坏、采掘空间变形及人员伤亡等重大损失。

随着煤矿开采深度不断加大，我国冲击地压矿井数量呈增长趋势，鉴于冲击地压矿井分布的广泛性和冲击地压灾害的严重性，采取措施缓解冲击地压的发生强度、降低冲击地压破坏程度成为现阶段专家学者的关注重点。

针对冲击地压事故的防治措施，可分为事故前的预防措施和事故发生时的控制措施。事故前的预防措施主要有钻孔卸压措施、断顶断底卸压措施、改变工作面推进速度卸压措施等，这些措施改变了上覆岩层的蓄能条件，降低了能量蓄积强度，在预防冲击地压方面效果显著。针对事故发生时的控制措施方面，鉴于冲击事故主要发生在巷道内，提高巷道支护强度成为降低冲击危害的有效措施。在冲击地压矿井巷道支护中，支护结构体强度、刚度等参数对支护效果影响较大，若支护结构体强度较小，则其承载能力较低，难以抵抗冲击动载荷；若支护结构体刚度较大，则其容许形变量较小，在冲击作用下支护结构体较易损坏，进而引发严重的冲击显现。因此，采用高强度、可迅速让位吸能的低刚度支护结构体适应围岩瞬间变形成为冲击地压巷道支护领域的普遍共识。

结合相关规程规范及普遍共识，专家学者提出冲击地压巷道三级支护方案：一级锚杆(索)让压支护，二级让压钢棚支护，三级回采工作面超前范围内液压支架支护。

在现有支护方式中，锚杆(索)让压支护技术已较成熟，典型的让压构件有让压管、让压托盘、大延伸率锚杆(索)等，现场应用较普遍。在让压钢棚支护中，典型的有U型钢可缩性支架，其利用约束位置的滑动变形实现让压目的，这种钢棚支架的强度较低，且让压效果取决于约束位置的滑动变形幅度，而其滑动变形幅度存在较大的随机性，目前，尚未有其他有效的让压钢棚支架。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种结构简单、使用方便、让压效果好的适用于冲击地压矿井的变刚度让压钢棚支架及实现方法。

一种适用于冲击地压矿井的变刚度让压钢棚支架，其包括：

顶拱让压钢棚，设置在巷道的顶部；

帮部让压钢棚，设置在巷道的两帮，所述帮部让压钢棚与所述顶拱让压钢棚之间通过第一连接套管相连接；

底拱让压钢棚，设置在巷道的底部；所述底拱让压钢棚与所述帮部让压钢棚之间通过第二连接套管相连接；

其中，所述顶拱让压钢棚、帮部让压钢棚和底拱让压钢棚均包括承压内架和U型钢基础，所述承压内架与所述U型钢基础固定连接，且所述承压内架与所述U型钢基础的内部形成一让压空腔。

在其中一个实施例中，所述承压内架包括承压内架本体，所述承压内架本体具有顶部和腿部，所述腿部对称设置在所述顶部的左右两侧，且所述腿部的底部具有腿脚；

所述U型钢基础包括U型钢基础本体，所述U型钢基础本体的两侧设有向外突出的耳板，所述承压内架本体扣合在所述U型钢基础本体上，所述腿脚与所述耳板焊接固定。