一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架制造技术

本发明专利技术公开了一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架，包括三圈U型钢、连接器、壳体曲面负刚度吸能构件、带隙抑振周期结构、变刚度吸能结构和若干个吸能型锚杆，三圈U型钢设置为四段，相邻两段三圈U型钢之间均通过连接器和壳体曲面负刚度吸能构件相连，壳体曲面负刚度吸能构件设置在两个连接器之间，两个连接器的两端部均连接有让位引导器，三圈U型钢形成两条空隙带，在其内部充填有变刚度吸能结构和所述带隙抑振周期结构。本发明专利技术在工作时通过周期结构带进行带隙抑振，在受动载或大位移冲击时可通过变刚度构件实现局部或整体的可重复让位吸能，吸能型锚杆增强了该组合支架的径、轴向稳定性，进而避免支护系统的失效，维护整个支护体系的安全。支护体系的安全。支护体系的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架


[0001]本专利技术涉及煤矿安全支护
，尤其是涉及一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架。

技术介绍

[0002]冲击地压是煤矿围岩由于弹性变形能瞬间释放而产生的突然的、猛烈的破坏动力现象，是煤矿生产中的重大动力灾害之一。目前常用的支护方法主要分为两种：第一种方法通过增强围岩自身的强度，从而提高巷道稳定性；第二种方法通过设置具备一定强度的支护系统，如U型钢支护等。
[0003]近年来，随着煤炭开采深度和范围的增大冲击地压发生的频率越来越高，现有的支护设备如U型钢存在一定的缺陷：(1)U型钢不具备隔振抑振的功能；(2)在面临较大的冲击时U型钢局部会产生严重变形从而失去支护作用；(3)U型钢不具备重复吸能的功能；(4)U型钢在巷道轴向的稳定性不足。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架，在工作时可通过周期结构带进行带隙抑振，在受动载或大位移冲击时可通过变刚度构件实现局部或整体的可重复让位吸能，同时吸能型锚杆增强了该组合支架的径、轴向稳定性，进而避免支护系统的失效，维护整个支护体系的安全。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架，包括三圈U型钢、连接器、壳体曲面负刚度吸能构件、带隙抑振周期结构、变刚度吸能结构和若干个吸能型锚杆，若干个所述吸能型锚杆均匀等距穿设在所述带隙抑振周期结构、所述变刚度吸能结构及所述三圈U型钢的圆周上，所述三圈U型钢设置为四段，相邻两段所述三圈U型钢之间均通过所述连接器和所述壳体曲面负刚度吸能构件相连，所述壳体曲面负刚度吸能构件设置在两个所述连接器之间，两个所述连接器的两端部均连接有让位引导器，所述三圈U型钢形成两条空隙带，在其内部充填有所述变刚度吸能结构和所述带隙抑振周期结构。
[0006]优选的，所述三圈U型钢包括内圈U型钢、设置在所述内圈U型钢外侧的中圈U型钢和设置在所述中圈U型钢外侧的外圈U型钢，所述外圈U型钢、所述中圈U型钢和所述内圈U型钢的末端处均设置有方形导槽，槽底处均匀等距设置有用于安装所述吸能型锚杆的第一通孔。
[0007]优选的，所述连接器包括连接器本体和与所述连接器本体连接的连接器挡板，所述连接器挡板和所述连接器本体的侧边均设置有与所述方形导槽相适应的长条形凸台，所述连接器本体的正面设置有阶梯孔和挡销，所述挡销与所述连接器本体为一体式结构，所述连接器本体的两端设置有两组对称的梯形凸台。
[0008]优选的，所述让位引导器包括引导器本体和引导器挡板，所述引导器挡板安装在所述引导器本体的端部，所述引导器本体的正面中心处设置有与所述梯形凸台相适应的梯
形导槽，所述梯形导槽的深度大于所述梯形凸台的长度。
[0009]优选的，所述壳体曲面负刚度吸能构件由单胞结构径向阵列组成，包括第一单胞、与所述第一单胞连接的第二单胞、与所述第二单胞连接的第三单胞和与所述第三单胞连接的第四单胞，所述第四单胞与所述第一单胞的结构相同，所述第二单胞和所述第三单胞的结构相同，所述第一单胞和所述第四单胞的中心设置有中心柱头，所述中心柱头上的内螺纹通孔与所述阶梯孔通过螺钉连接，所述第二单胞和所述第三单胞通过中心柱头上的内螺纹通孔采用双头螺柱相互连接。
[0010]优选的，所述吸能型锚杆包括插入到所述第一通孔内的外套管和套设于所述外套管内的杆体，所述杆体的上半部分插入到围岩体中进行注浆锚固，并通过半球形垫片和螺母固定在围岩体中，所述杆体的末端设置有圆台型撑头，所述圆台型撑头与所述外套管下半部分设置的细小开缝配合进行撑涨吸能，所述外套管的上半部分通过所述螺母与所述三圈U型钢固定。
[0011]优选的，所述带隙抑振周期结构放置在所述内圈U型钢的槽底处，由五个子周期结构堆叠组成，每一个子周期结构带由多个抑振结构单胞周期排列组成，所述抑振结构单胞为立方体，由散射体和基体组成，所述散射体在二维周期上按面心立方点阵周期性嵌入所述基体中排布，所述基体由基体板通过胶水粘合，且所述基体板按照面心立方点阵预留半球孔洞形成，所述基体板的材质为环氧树脂。
[0012]优选的，所述散射体由包裹层和芯体组成，所述芯体设置在所述包裹层的内部，所述芯体设置为球状结构。
[0013]优选的，所述变刚度吸能结构设置为四分之一圆环型结构，所述变刚度吸能结构包括放置在所述中圈U型钢的槽内部的U型外套、隔板、芯环和垫板，所述垫板的下表面与所述芯环连接，所述芯环与所述U型外套的底部中心之间设置有吸能盒，所述吸能盒设置为折棱结构，通过所述U型外套及所述芯环上的凹槽来固定，所述芯环与所述隔板之间、所述隔板与所述U型外套之间均设置有橡胶层。
[0014]优选的，所述垫板为环形钢板，宽度与所述U型外套外圈边缘两点的直线距离相同，所述芯环为倒梯形钢环。
[0015]因此，本专利技术采用上述结构的一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架，在工作时可通过周期结构带进行带隙抑振，在受动载或大位移冲击时可通过变刚度构件实现局部或整体的可重复让位吸能，同时吸能型锚杆增强了该组合支架的径、轴向稳定性，进而避免支护系统的失效，维护整个支护体系的安全。
[0016]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的三圈U型钢的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的三圈U型钢的局部放大图；
[0020]图4为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的连接器的爆炸图；
[0021]图5为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的让位引导器的爆炸图；
[0022]图6为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的壳体曲面负刚度吸能构件的结构示意图；
[0023]图7为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的杆体的结构示意图；
[0024]图8为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的外套管的结构示意图；
[0025]图9为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的半球形垫片的结构示意图；
[0026]图10为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的吸能型锚杆装配示意图；
[0027]图11为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的带隙抑振周期结构爆炸图；
[0028]图12为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的任意四分之一圆的周期结构带展开图；
[0029]图13为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的带隙抑振周期结构的单胞示意图；
[0030]图14为本专利技术一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架实施例的变刚度吸能结构剖面图；
[0031]图15为本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架，其特征在于：包括三圈U型钢、连接器、壳体曲面负刚度吸能构件、带隙抑振周期结构、变刚度吸能结构和若干个吸能型锚杆，若干个所述吸能型锚杆均匀等距穿设在所述带隙抑振周期结构、所述变刚度吸能结构及所述三圈U型钢的圆周上，所述三圈U型钢设置为四段，相邻两段所述三圈U型钢之间均通过所述连接器和所述壳体曲面负刚度吸能构件相连，所述壳体曲面负刚度吸能构件设置在两个所述连接器之间，两个所述连接器的两端部均连接有让位引导器，所述三圈U型钢形成两条空隙带，在其内部充填有所述变刚度吸能结构和所述带隙抑振周期结构。2.根据权利要求1所述的一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架，其特征在于：所述三圈U型钢包括内圈U型钢、设置在所述内圈U型钢外侧的中圈U型钢和设置在所述中圈U型钢外侧的外圈U型钢，所述外圈U型钢、所述中圈U型钢和所述内圈U型钢的末端处均设置有方形导槽，槽底处均匀等距设置有用于安装所述吸能型锚杆的第一通孔。3.根据权利要求2所述的一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架，其特征在于：所述连接器包括连接器本体和与所述连接器本体连接的连接器挡板，所述连接器挡板和所述连接器本体的侧边均设置有与所述方形导槽相适应的长条形凸台，所述连接器本体的正面设置有阶梯孔和挡销，所述挡销与所述连接器本体为一体式结构，所述连接器本体的两端设置有两组对称的梯形凸台。4.根据权利要求3所述的一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架，其特征在于：所述让位引导器包括引导器本体和引导器挡板，所述引导器挡板安装在所述引导器本体的端部，所述引导器本体的正面中心处设置有与所述梯形凸台相适应的梯形导槽，所述梯形导槽的深度大于所述梯形凸台的长度。5.根据权利要求4所述的一种新型巷道O型棚与锚杆组合防冲支架，其特征在于：所述壳体曲面负刚度吸能构件由单胞结构径向阵列组成，包括第一单胞、与所述第一单胞连接的第二单胞、与所述第二单胞连接的第三单胞和与所述第三单胞连接的第四单胞，所述第四单胞与所述第一单胞的结构相同，所述第二单胞和所述第三单胞的结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯兴，吴佳成，吴少弘，周祎，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：