一种可缩水囊支腿及水囊卸载式防冲支架的制作方法

本发明属于煤矿巷道支护领域，具体涉及一种可缩水囊支腿及水囊卸载式防冲支架。

背景技术：

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

冲击地压是煤矿最严重的动力灾害之一，由于冲击地压具有很大的破坏性，且其在发生前一般没有宏观预兆，而是以突然、急剧、猛烈的形式将煤岩体抛出，从而不但能够造成支架破坏、巷道堵塞，而且还会导致施工人员被砸伤甚至因巷道堵塞而窒息身亡。随着煤矿开采深度的增加和开采强度的不断扩大，冲击地压的破坏程度也越来越突出。

发生冲击地压后巷道变形速度快，形变压力之大不是一般支护结构可以承受的，防冲支护的思路是保证支护结构承载力不降低条件下快速实现可缩变形，保留巷道空间，满足逃生救援或继续满足使用要求。发明人发现，现有的防冲支架利用吸能材料或结构牺牲自身的塑性应变能来实现快速让位，能够满足单次冲击地压要求，由于冲击地压可能频繁多次发生，对于已经牺牲自身结构的吸能材料或结构不能够再次抵御冲击地压，下次使用需更换新的吸能材料或结构，重复利用效果差；同时考虑到目前防冲支架重量大、移动不方便等因素，若对已经破坏的吸能材料或结构进行替换，将耗费大量的时间、人力及财力，徒增工作量。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可缩水囊支腿及水囊卸载式防冲支架，可以保持支护承载力，保证冲击条件下巷道空间内安全完整；同时满足当再次发生冲击时，仍然能按相同操作快速卸载可缩，实现长期循环利用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的技术方案提供了一种可缩水囊支腿，包括支腿、支撑钢板和灌注有液体的囊体，囊体固定于支腿底部，支腿底部周缘还连接多个支撑钢板，囊体设有注水孔和泄水孔，且泄水孔连接安全阀；支腿具有用于容纳囊体的内腔，囊体置于内腔中并将内腔外侧的支腿撑开形成膨大部。

作为进一步的技术方案，所述注水孔安装单向阀，所述泄水孔安装安全阀。

作为进一步的技术方案，所述膨大部与所述支腿的主体连接处设有用于防止偏斜的罩体。

第二方面，本发明的技术方案还提供了一种水囊卸载式防冲支架，包括顶梁、纤维囊体、棚腿和格栅撑板，所述顶梁的两端分别连接一个或多个棚腿，棚腿的外侧紧贴设有的纤维囊体，两侧棚腿之间的区域设有的格栅撑板。

作为进一步的技术方案，所述顶梁包括相互铰接的第一子顶梁和第二子顶梁，所述第一子顶梁的底端铰接第一棚腿，所述第二子顶梁的底端铰接第二棚腿。

作为进一步的技术方案，所述纤维囊体设于所述棚腿和洞壁之间。

作为进一步的技术方案，所述纤维囊体设有注水口和泄水口，注水口安装单向阀，泄水口安装安全阀。

上述本发明的技术方案的有益效果如下：

1)水囊卸载式防冲支架所具有的特征能够有效解决现有的防冲支架重量大、移动不方便，或者可缩部件重复利用效果差的问题，可保证冲击条件下巷道空间内安全完整，保证设备和人员安全。

2)可缩水囊支腿的设计可以在冲击地压发生时快速卸载可缩，同时保持支护承载力，避免支架受冲击作用而垮塌破坏，水囊也可换成其他可快速恒阻压缩的材料。

3)采用水囊卸载式防冲支架，当巷道受到一次冲击地压后，可向囊体内再次注水，使其仍然能起到防冲效果，保证可缩部件的重复利用，实现长期循环使用，降低了工人劳动强度，同时节省了支护的投入成本。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的整体示意图，

图2是本发明根据一个或多个实施方式的可缩水囊支腿静载状态的示意图，

图3是本发明根据一个或多个实施方式的可缩水囊支腿压缩状态的示意图，

图4是本发明根据一个或多个实施方式的第一囊体的注水孔、泄水孔分布图，

图5是是本发明根据一个或多个实施方式的支撑钢板示意图。

图中：1-顶铰，2-顶梁，3-帮铰，4-纤维囊体，5-注水嘴，6-防偏罩，7-可缩水囊支腿，8-棚腿，9-格栅撑板，10-支撑钢板，11-第一囊体，12-安全阀，13-底部垫板，14-泄水孔，15-注水孔，16-膨大部，17-单向阀。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在上述不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种可缩水囊支腿及水囊卸载式防冲支架。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例提供了一种可缩第一囊体11支腿，包括支腿、支撑钢板10和灌注有液体的第一囊体11，第一囊体11固定于支腿底部，支腿底部周缘还连接多个支撑钢板10，第一囊体11设有注水孔15和泄水孔14，且泄水孔14连接安全阀12；支腿具有用于容纳第一囊体11的内腔，第一囊体11置于内腔中并将内腔外侧的支腿撑开形成膨大部16。

本实施例使用的第一囊体11为纤维第一囊体11，纤维第一囊体11底部一侧设有注水孔15，注水孔15前端连接有单向阀，确保水灌注完成后不会由注水孔15逆向流出；纤维第一囊体11具有良好的抗拉韧性，紧密包裹注入其中的水，使得第一囊体11具有良好的弹性和可缩性。在巷道围岩静载压力作用下，支腿恒阻缓慢收缩，保证支架对围岩实施恒定的支护阻力作用，慢速释放围岩中的弹性能，从而保证支架不受静载压力损坏。

本实施例中，支腿的横截面呈圆形，第一囊体11位于可缩水囊支腿内腔中棚腿8的下方，注水后的第一囊体11充满支腿内腔，所述支撑钢板10等分布置在支腿底部边缘，增强支腿稳定性。

第一囊体11设有五个泄水孔14，且五个泄水孔14位于同一平面；本实施例中的第一囊体11在灌注满液体后，呈圆柱形，因此五个泄水孔14与注水孔15能形成一圆圈。

泄水孔14连接安全阀12，当冲击地压发生时，围岩内释放巨大的弹性能作用于防冲支架上，第一囊体11瞬间吸收围岩释放的能量，当作用于第一囊体11上的压力超过规定值时，安全阀12自动打开，第一囊体11压缩，泄水孔14流出部分水，使第一囊体11内压力不超过允许值。第一囊体11一周设置多个泄水孔14，可实现快速压缩泄水，降低巷道顶板对支架结构的冲击力作用，避免支架受冲击作用而损坏。

支腿一周设有四个支撑钢板10，4个支撑钢板10均呈梯形，四个支撑钢板10的腰部顺序连接，四个支撑钢板10的顶端均与支腿连接，可增强支腿的稳定性。支腿底部设置垫板，增加受力面积，防止其下沉或滑动，提高支架的整体稳定性。支腿内的棚腿8底部为撑开部分，防止第一囊体11破坏后，囊中压力水上窜，同时保护第一囊体11。同时棚腿8与支腿连接处设置防偏罩6，避免巷道冲击地压发生时因受力偏移而造成支架垮塌破坏。

实施例2

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例提供了一种水囊卸载式防冲支架，包括顶梁2、纤维囊体4、棚腿8和格栅撑板9，其中棚腿8位于实施例1所述的一种可缩水囊支腿7上部，所述顶梁2的两端分别连接一个或多个棚腿8，棚腿8的外侧紧贴设有的纤维囊体4，两侧棚腿8之间的区域设有的格栅撑板9。

更为具体的，顶梁2包括两个子顶梁2，两个子顶梁2铰接，顶梁2呈圆弧状，可以更好的适应拱形巷道的断面形状，与支撑柱配合，有效保护巷道空间；所述顶梁2包括相铰接的第一子顶梁2和第二子顶梁2，所述第一子顶梁2的底端铰接第一棚腿8，所述第二子顶梁2的底端铰接第二棚腿8。

顶梁2的两端各设有一个与其下方棚腿8连接的帮铰3，顶梁2通过帮铰3连接棚腿8。

为了降低防冲支架的整体重量，采用棚腿8及注水的高性能第二囊体共同支护，第二囊体设于在棚腿8的外侧，第二囊体具有良好的抗拉性能，其中的液体能够传递轴力，囊体传递弯矩，紧密贴合棚腿8可以满足支护的承载力与强度。

第二囊体一侧设有注水嘴5，注水嘴5上安装有阀门，注水时阀门开启，注水完毕后关闭阀门，除此以外，支架需要移动时可开启阀门放出囊体中的水，降低支架重量。

可以理解的是，第二囊体设于所述棚腿8和洞壁之间。

本实施例中的格栅撑板9采用三角形格栅撑板9，三角形格栅撑板9结构简单，网格拼接牢固，采用压焊结构使其具有承载力高、结构轻便的特点，可以增强防冲支架的稳定性。三角形格栅板可随意拆卸安装，便于切割，且方便维修、保养。原材料使用达到a级防火不燃级别铝合金，防水、防腐、防潮，降低了安全隐患。

采用本实施例中公开的水囊卸载式防冲支架，当巷道受到冲击时，膨大部16内第一囊体11泄水降压，快速卸载压缩。为应对下次冲击地压，可通过注水孔15再向囊体内注水，保证可缩部件的重复利用，从而实现长期循环利用。

当巷道受到一次冲击地压后，支腿内囊体被压缩，可通过注水孔15再向囊体内注水，使其仍然能起到防冲效果，保证可缩部件的重复利用，实现长期循环使用，降低了工人劳动强度，同时节省了支护的投入成本。

在安装时，将两个圆弧状顶梁2用顶铰1连接在一起，沿顶梁2的长度方向上两端各设有一个与其下方棚腿8连接的帮铰3，棚腿8底部被提前撑开，顶梁2与棚腿8配合有效地保护巷道空间。膨大部16与支腿的主体连接处设有用于防止偏斜的罩体，避免巷道冲击地压发生时因受力偏移而造成支架垮塌破坏。底部支腿一圈对称设置四个支撑钢板10，支腿底部安装垫板，囊体一周多个泄水孔14各设置一个安全阀12，将棚腿8插入未注水的膨大部16内，通过囊体底部的注水孔15向其中注水，撑起棚腿8与顶梁2的组合支架至顶梁2接触到巷道顶部。

在巷道内将支架立在底板上，将两端提前撑开的高性能第二囊体，分别固定在棚腿8的两端，囊体一侧设有注水嘴5，注水嘴5上安装有阀门，注水时阀门开启，注水完毕后关闭阀门，支架需要移动时可开启阀门放出囊体中的水，降低支架重量。三角形格栅撑板9拼接固定于防冲支架底部两支腿间，采用压焊结构使其具有高承载力、结构轻便的特点，可以有效的控制底鼓，增强防冲支架的整体稳定性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。