本发明专利技术提供了一种用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构及其支护方法。该支撑结构包括第一液压支柱、与第一液压支柱结构一致且对称设置的第二液压支柱、拱形支架以及若干个锥形卡环；拱形支架的两端通过套筒分别与各液压支柱的顶端连接；第一液压支柱包括相互套设的上柱体和下柱体，其连接处嵌套有锥形卡环；下柱体底部设有用于进出水的阀门。通过上述方式，本发明专利技术能够利用水介质代替油介质作为液压源进行主动支护，待支柱达到设定的支护力后，利用锥形卡环紧固上柱体和下柱体，再打开出水阀门，依靠锥形卡环提供的摩擦阻力起到吸能让压的作用；同时利用拱形支架与液压支柱形成的良性支护体系，对整个拱形巷道起到有效的支撑与防护。与防护。与防护。
【技术实现步骤摘要】
用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构及其支护方法
[0001]本专利技术涉及巷道支护
，尤其涉及一种用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构及其支护方法。
技术介绍
[0002]随着对金属非金属矿山开采深度的增加，对于采场顶板、巷道围岩等易失稳岩体的支护技术水平要求也越来越高。在支护工程中，对应巷道顶部的支护尤为重要，如何提高对巷道的支护效果是现阶段亟需解决的问题。
[0003]目前，广泛应用于巷道支撑的结构包括煤矿液压式支架和机械式杆状支柱。其中，煤矿液压式支架虽然能够达到较高的支护承受力，但其成本高、回收较为不便，移步推进工序也较为复杂；且整体支护工艺的耗材量大、人力运输难度大，导致其实际应用受限，对于金属非金属矿山的适用性较差。机械式杆状支柱则更加小巧灵活、使用便捷，但其不能适应拱形巷道结构，支护的承受力不足，难以达到理想的支护效果。
[0004]同时，在金属非金属矿山中，巷道拱形支架的主动支护运用得较少，大多是来压之后的被动支护，其破坏产生更加严重，无法防患于未然。并且，在被动支护中，如果支撑结构无法缓冲来压造成的破坏，不能达到吸能让压的效果，则极易受到损坏，且损坏后无法循环利用。此外，现有的支撑结构通常为单体支柱，形式较为单一，未形成一套闭环形式的良性支护体系。
[0005]为了改进现有的巷道支撑结构，公开号为CN210829314U的专利提供了一种带有缓冲吸能装置的门式超前支架。该专利通过设置左支撑梁、右支撑梁和导向梁，使梁体与液压支架组合起来；并通过在导向梁上设置沿其长轴方向滑动的滑动梁，然后在滑动梁上铰接弧形支撑臂，从而对拱形巷道起到支撑作用；同时，该专利通过在滑动梁上设置弹性缓冲机构，能够起到缓冲吸能作用。然而，该专利中的弹性缓冲机构仅能对水平方向的来压进行缓冲，对竖直方向的压力不能起到有效的缓冲作用；同时，该专利中设置的梁体结构较为复杂，不仅使用不便，还给液压支架带来了较大的负重；此外，该专利的液压支架中使用的是液压油，其成本较高、污染较大，整体应用受限。
[0006]有鉴于此，有必要设计一种改进的用于拱形巷道的支撑结构，以解决上述问题。
技术实现思路
[0007]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构及其支护方法。通过在下柱体底部设置用于进出水的阀门，利用水介质代替油介质作为液压源，进行主动支护；并通过在上柱体和下柱体的连接处嵌套锥形卡环，使其在打开出水阀门后能够利用锥形卡环提供的摩擦阻力起到吸能让压的作用；同时利用架设于第一液压支柱和第二液压支柱顶部的拱形支架，形成拱柱一体的良性支护体系，从而以简单的结构和便捷的操作方式实现对拱形巷道的有效支撑。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构，
包括第一液压支柱、与所述第一液压支柱平行且对称设置的第二液压支柱、架设于所述第一液压支柱和所述第二液压支柱顶部的拱形支架以及若干个锥形卡环；所述拱形支架的两端通过套筒分别与所述第一液压支柱和所述第二液压支柱连接；所述第一液压支柱包括相互套设的上柱体和下柱体，所述上柱体和所述下柱体的连接处嵌套有所述锥形卡环；所述下柱体底部设有用于进出水的阀门；所述第二液压支柱与所述第一液压支柱结构一致。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述拱形支架为三心拱结构，包括顺次连接的第一弧段、第二弧段和第三弧段
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述第二弧段的两端分别套设于所述第一弧段和所述第三弧段内，在所述第二弧段与所述第一弧段和所述第三弧段的连接处分别设有锥形卡环；所述第一弧段和所述第三弧段的底端分别设有所述套筒，所述套筒的内径稍大于所述上柱体的外径。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述锥形卡环的侧壁上沿轴向设有贯穿其上表面和下表面的缺口。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述上柱体上部的外侧套设有夯砸配件；所述夯砸配件可沿所述上柱体上下运动，用于夯砸嵌套于所述上柱体和所述下柱体连接处的锥形卡环，使其保持紧固。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述上柱体的下端套设于所述下柱体内部，所述上柱体的底部设有用于密封的皮碗儿。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述上柱体的顶部套设于所述拱形支架下端的套筒内；所述上柱体的顶部为向上突起的半球形结构。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述下柱体的底部为与所述上柱体顶部对称的向下突起的半球形结构，所述下柱体的底部设有底座。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述下柱体的侧壁上设有若干个把手。
[0017]为实现上述目的，本专利技术还提供了上述用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构的支护方法，包括如下步骤：
[0018]S1、对第一液压支柱和第二液压支柱进行检验，确保各部件连接正确且没有损坏后，将所述第一液压支柱和所述第二液压支柱竖起；
[0019]S2、将拱形支架中第一弧段和第三弧段的底端分别通过套筒套置于所述第一液压支柱和所述第二液压支柱的上柱体顶部；再使用锥形卡环将拱形支架中第二弧段的两端分别与所述第一弧段和所述第三弧段紧固，完成该支撑结构的组装；
[0020]S3、打开阀门，将水泵入所述第一液压支柱和所述第二液压支柱，使所述拱形支架的顶端与顶板相接触；再继续向所述阀门泵入水，直至注水压力达到设定值，使所述拱形支架牢固地顶住所述顶板；
[0021]S4、上下移动夯砸配件对嵌套于上柱体和下柱体连接处的锥形卡环进行夯砸，待其紧固后，再打开所述阀门，将所述第一液压支柱和所述第二液压支柱内的水放出，即完成支护工作。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023](1)本专利技术通过在上柱体和下柱体的连接处嵌套锥形卡环，并在锥形卡环的侧壁上设置缺口，不仅能够利用夯砸后紧固的锥形卡环对上柱体和下柱体进行有效固定，使其
形成牢固的有机整体；还能够在来压的时候起到阻压作用，对破坏能量进行吸收，充分降低来压的破坏性，并使液压支柱在竖直方向上有缓冲余地，不会因顶板围岩等破坏导致无法挽回的损失，从而达到吸能让压的效果。
[0024](2)本专利技术在上柱体的底部设有用于密封的皮碗儿，能够使液压支柱内部达到较好的密封程度，在此基础上，本专利技术通过在下柱体的底部设置用于进出水的阀门，既能够利用水作为液压源对液压支柱进行主动支护，待液压加载使支柱达到设定的支护力后，将锥形卡环紧固，再打开阀门放水，又能够依靠锥形卡环提供的摩擦阻力起到吸能让压效果，其实际支护效果明显优于被动支护，能够起到防患于未然的作用。与现有技术中以油质液体充当液压源相比，本专利技术中以水作为液压源，既解决了油质液体成本高、污染大的问题，也避免了传统技术中以水作液压源时容易泄露的问题，不仅易于现场取水，还可随时抽存使用，且整个过程无污染，水源也能够循环利用，实际能够达到的承压能力可达15～20吨，可以满足实际应用的需求。
[0025](3)本专利技术通过在第一液压支柱和第二液压支柱上套置拱本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构，其特征在于：包括第一液压支柱(1)、与所述第一液压支柱(1)平行且对称设置的第二液压支柱(2)、架设于所述第一液压支柱(1)和所述第二液压支柱(2)顶部的拱形支架(3)以及若干个锥形卡环(4)；所述拱形支架(3)的两端通过套筒(6)分别与所述第一液压支柱(1)和所述第二液压支柱(2)连接；所述第一液压支柱(1)包括相互套设的上柱体(11)和下柱体(12)，所述上柱体(11)和所述下柱体(12)的连接处嵌套有所述锥形卡环(4)；所述下柱体(12)底部设有用于进出水的阀门(121)；所述第二液压支柱(2)与所述第一液压支柱(1)结构一致。2.根据权利要求1所述的用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构，其特征在于：所述拱形支架(3)为三心拱结构，包括顺次连接的第一弧段(31)、第二弧段(32)和第三弧段(33)。3.根据权利要求2所述的用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构，其特征在于：所述第二弧段(32)的两端分别套设于所述第一弧段(31)和所述第三弧段(33)内，在所述第二弧段(32)与所述第一弧段(31)和所述第三弧段(33)的连接处分别设有锥形卡环(4)；所述第一弧段(31)和所述第三弧段(33)的底端分别设有所述套筒(6)。4.根据权利要求1～3中任一权利要求所述的用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构，其特征在于：所述锥形卡环(4)的侧壁上沿轴向设有贯穿其上表面和下表面的缺口。5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构，其特征在于：所述上柱体(11)上部的外侧套设有夯砸配件(5)；所述夯砸配件(5)可沿所述上柱体(11)上下运动，用于夯砸嵌套于所述上柱体(11)和所述下柱体(12)连接处的锥形卡环(4)，使其保持紧固。6.根据权利要求1所述的用于拱形巷道的吸能让压型主动支撑结构，其特征在于：所述上柱体(11)的下...
【专利技术属性】
技术研发人员：文兴，赵聪聪，覃敏，刘畅，吕冠颖，
申请(专利权)人：长沙矿山研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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