一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架

摘要

一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，在外搭侧弧形梁与内搭侧弧形梁之间设有增阻吸能结构，其设为若干剪切吸能齿；外搭侧弧形梁的剪切吸能齿均布设置于外搭侧弧形梁中部内表面，其端部内表面设为平滑表面；内搭侧弧形梁的剪切吸能齿均布设置于内搭侧弧形梁中部外表面，其端部外表面设为平滑表面；外搭侧弧形梁的端部内表面搭接于内搭侧弧形梁端部外表面，外搭侧弧形梁中部内表面的最外端剪切吸能齿与内搭侧弧形梁端部相接触，内搭侧弧形梁中部外表面的最外端剪切吸能齿与外搭侧弧形梁端部相接触；在外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁之间设有导向结构；在卡缆的上卡块与下卡块之间设有定力限位块，卡缆通过定力限位块实现预紧力的定力输出。

权利要求

1.一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，包括若干弧形梁，若干所述弧形梁相互搭接构成拱形或封闭环形，且每相邻两弧形梁之间均通过卡缆固定连接，所述弧形梁分为外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁，其特征在于：在所述外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁之间设置有增阻吸能结构；所述增阻吸能结构设置为若干剪切吸能齿，所述剪切吸能齿分别设置在外搭侧弧形梁的内表面及内搭侧弧形梁的外表面。

2.根据权利要求1所述的一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，其特征在于：所述外搭侧弧形梁的剪切吸能齿均布设置于外搭侧弧形梁中部内表面，外搭侧弧形梁端部内表面设为平滑表面；所述内搭侧弧形梁的剪切吸能齿均布设置于内搭侧弧形梁中部外表面，内搭侧弧形梁端部外表面设为平滑表面；所述外搭侧弧形梁的端部内表面搭接于内搭侧弧形梁端部外表面，外搭侧弧形梁中部内表面的最外端剪切吸能齿与内搭侧弧形梁端部相接触，内搭侧弧形梁中部外表面的最外端剪切吸能齿与外搭侧弧形梁端部相接触。

3.根据权利要求1所述的一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，其特征在于：在所述外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁之间设置有导向结构。

4.根据权利要求3所述的一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，其特征在于：所述导向结构包括导轨和导向槽，所述导轨、导向槽分别设置于外搭侧弧形梁、内搭侧弧形梁的U型臂上，且导轨位于导向槽内。

5.根据权利要求1所述的一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，其特征在于：所述卡缆包括上卡块、下卡块、螺栓及螺母，所述上卡块与下卡块之间通过螺栓及螺母相连接，所述外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁位于上卡块与下卡块之间，在上卡块与下卡块之间的螺栓上套装有定力限位块，所述卡缆通过定力限位块实现预紧力的定力输出。

说明书

一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架

技术领域

[0001] 本发明属于煤矿安全支护技术领域，特别是涉及一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架。

背景技术

[0002] 近年来，随着煤矿矿井开采深度的不断加大，巷道围岩逐渐表现出深部岩体特有的高应力、大变形、强流变性等力学特征，矿压显现日益剧烈，采用以往常规的巷道支护方式越来越难以满足当前的安全生产需要。

[0003] 以U型钢可缩性支架为例，常规的U型钢可缩性支架是由相互搭接的弧形梁构成，当冲击地压发生时，通过相互搭接的弧形梁彼此摩擦来吸收冲击能，同时通过弧形梁间的相对错动实现让位，以此来保证巷道的安全。

[0004] 但在实际使用过程中发现，弧形梁在搭接区的摩擦力很难保证。由于摩擦力的大小与弧形梁搭接区承受的正应力大小成正比，而弧形梁搭接区承受的正应力等于卡缆输出的预紧力，同时摩擦力的大小还与弧形梁搭接区接触面间的摩擦系数密切相关。常规的U型钢可缩性支架的弧形梁内、外表面都是平滑表面，理论上弧形梁搭接区接触面间的摩擦系数的恒定的，但实际情况是，由于受到井下恶劣环境的影响，弧形梁内、外表面在阴暗潮湿的环境中极易生锈，一旦生锈，弧形梁搭接区接触面间的摩擦系数将逐渐增大，当冲击地压超过U型钢可缩性支架所能承受的极限载荷时，且弧形梁间仍未发生相对错动进行让位，此时U型钢可缩性支架将会出现整体扭曲变形，从而导致U型钢可缩性支架的支护失效，这将严重影响煤矿的安全生产。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，通过在弧形梁之间设置增阻吸能结构，用以增大弧形梁之间的冲击阻力，在冲击载荷作用下，增阻吸能结构的剪切吸能齿进行剪切破坏，实现对冲击能的吸收，保证了U型钢可缩性支架的支护有效性。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，包括若干弧形梁，若干所述弧形梁相互搭接构成拱形或封闭环形，且每相邻两弧形梁之间均通过卡缆固定连接，所述弧形梁分为外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁，其特点是：在所述外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁之间设置有增阻吸能结构。

[0007] 所述增阻吸能结构设置为若干剪切吸能齿，所述剪切吸能齿分别设置在外搭侧弧形梁的内表面及内搭侧弧形梁的外表面。

[0008] 所述外搭侧弧形梁的剪切吸能齿均布设置于外搭侧弧形梁中部内表面，外搭侧弧形梁端部内表面设为平滑表面；所述内搭侧弧形梁的剪切吸能齿均布设置于内搭侧弧形梁中部外表面，内搭侧弧形梁端部外表面设为平滑表面；所述外搭侧弧形梁的端部内表面搭接于内搭侧弧形梁端部外表面，外搭侧弧形梁中部内表面的最外端剪切吸能齿与内搭侧弧形梁端部相接触，内搭侧弧形梁中部外表面的最外端剪切吸能齿与外搭侧弧形梁端部相接触。

[0009] 在所述外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁之间设置有导向结构。

[0010] 所述导向结构包括导轨和导向槽，所述导轨、导向槽分别设置于外搭侧弧形梁、内搭侧弧形梁的U型臂上，且导轨位于导向槽内。

[0011] 所述卡缆包括上卡块、下卡块、螺栓及螺母，所述上卡块与下卡块之间通过螺栓及螺母相连接，所述外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁位于上卡块与下卡块之间，在上卡块与下卡块之间的螺栓上套装有定力限位块，所述卡缆通过定力限位块实现预紧力的定力输出。

[0012] 本发明的有益效果：

[0013] 本发明与现有的U型钢可缩性支架相比，通过在弧形梁之间设置增阻吸能结构，用以增大弧形梁之间的冲击阻力，在冲击载荷作用下，增阻吸能结构的剪切吸能齿进行剪切破坏，实现对冲击能的吸收，保证了U型钢可缩性支架的支护有效性；本发明在卡缆中增加了定力限位块，使卡缆通过定力限位块实现预紧力的定力输出，避免出现预紧力不稳定的情况。

附图说明

[0014] 图1为本发明的具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架(搭接区)结构示意图；

[0015] 图2为图1中A-A剖视图；

[0016] 图3为图1中B-B剖视图；

[0017] 图4为图1中C-C剖视图；

[0018] 图中，1—卡缆，2—剪切吸能齿，3—外搭侧弧形梁，4—内搭侧弧形梁，5—导轨，6—导向槽，7—上卡块，8—下卡块，9—螺栓，10—螺母，11—定力限位块。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

[0020] 如图1～4所示，一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，包括若干弧形梁，若干所述弧形梁相互搭接构成拱形或封闭环形，且每相邻两弧形梁之间均通过卡缆1固定连接，所述弧形梁分为外搭侧弧形梁3和内搭侧弧形梁4，在所述外搭侧弧形梁3和内搭侧弧形梁4之间设置有增阻吸能结构。

[0021] 所述增阻吸能结构设置为若干剪切吸能齿2，所述剪切吸能齿2分别设置在外搭侧弧形梁3的内表面及内搭侧弧形梁4的外表面。

[0022] 所述外搭侧弧形梁3的剪切吸能齿2均布设置于外搭侧弧形梁3中部内表面，外搭侧弧形梁3端部内表面设为平滑表面；所述内搭侧弧形梁4的剪切吸能齿2均布设置于内搭侧弧形梁4中部外表面，内搭侧弧形梁4端部外表面设为平滑表面；所述外搭侧弧形梁3的端部内表面搭接于内搭侧弧形梁4端部外表面，外搭侧弧形梁3中部内表面的最外端剪切吸能齿2与内搭侧弧形梁4端部相接触，内搭侧弧形梁4中部外表面的最外端剪切吸能齿2与外搭侧弧形梁3端部相接触。

[0023] 在所述外搭侧弧形梁3和内搭侧弧形梁4之间设置有导向结构。

[0024] 所述导向结构包括导轨5和导向槽6，所述导轨5、导向槽6分别设置于外搭侧弧形梁3、内搭侧弧形梁4的U型臂上，且导轨5位于导向槽6内。

[0025] 所述卡缆1包括上卡块7、下卡块8、螺栓9及螺母10，所述上卡块7与下卡块8之间通过螺栓9及螺母10相连接，所述外搭侧弧形梁3和内搭侧弧形梁4位于上卡块7与下卡块8之间，在上卡块7与下卡块8之间的螺栓9上套装有定力限位块11，所述卡缆1通过定力限位块11实现预紧力的定力输出。

[0026] 下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

[0027] 选取两节弧形梁进行连接为例，卡缆1准备5个。

[0028] 首先将外搭侧弧形梁3搭接在内搭侧弧形梁4上，保证外搭侧弧形梁3中部内表面的最外端剪切吸能齿2与内搭侧弧形梁4端部相接触，内搭侧弧形梁4中部外表面的最外端剪切吸能齿2与外搭侧弧形梁3端部相接触，然后将5个卡缆1依次安装到弧形梁搭接区。

[0029] 根据安装的支架所处的实际煤矿巷道，事先计算好卡缆1应输出的预紧力数值，按照该预紧力数值预先加工好定力限位块11，定力限位块11的尺寸是通过卡缆1输出的预紧力来确定的。

[0030] 在通过卡缆1进行预紧力输出时，通过扳手旋紧螺母10，随着螺母10的不断旋进，预紧力不断增大，同时上卡块7与下卡块8之间的间距被不断压缩，当上卡块7与下卡块8同时与定力限位块11接触后，由于压缩空间被定力限位块11限制，螺母10将无法继续进行旋进，此时卡缆1输出的预紧力将不再变化，实现了定力输出预紧力的目的。

[0031] 一旦冲击地压发生时，且当冲击地压超过U型钢可缩性支架所能承受的极限载荷时，弧形梁间发生相对错动进行让位，由于受到导轨5和导向槽6的导向作用，外搭侧弧形梁3与内搭侧弧形梁4的相对错动方向只能沿着导向方向进行，保证了弧形梁间的准确让位。

[0032] 在外搭侧弧形梁3与内搭侧弧形梁4进行相对错动让位的同时，外搭侧弧形梁3中部内表面的剪切吸能齿2开始与内搭侧弧形梁4端部发生剪切作用，内搭侧弧形梁4中部外表面的剪切吸能齿2开始与外搭侧弧形梁3端部发生剪切作用，此时剪切吸能齿2在剪切作用下进行剪切破坏，在此过程中可以不断吸收冲击地压作用在巷道时所产生的冲击能，保证了U型钢可缩性支架的收缩变形可靠性及支护有效性，使巷道围岩形成一种新的平衡状态更加容易，从而有效保证了煤矿的安全生产。

[0033] 实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。