带抗冲击式液压支柱的垛式支架及其工作方法

本发明涉及一种带抗冲击式液压支柱的垛式支架及其工作方法。

背景技术：

我国煤炭资源赋存条件复杂多变，单体液压支柱因投资少、受地质条件限，煤层开采过后的顶板支护问题一直困扰着整个煤炭行业。在众多煤矿井下支护设制少、操作灵活、使用方便等特点在煤矿顶板支护中大量使用，它从最初的金属摩擦支柱发展到现在的单体液压支柱，支护性能得到了大幅提升。

然而，现有的单体液压支柱存在着让压能力不足等缺点，金属摩擦支柱又因支护强度不够、无法保持恒阻等缺点而容易在井下损坏失效。

技术实现要素：

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种带抗冲击式液压支柱的垛式支架及其工作方法，增强让压能力和强度，可以保持恒阻，不易损坏失效。

本发明的具体实施方案是这样构成的，它包括由上至下依次设置的上顶板、多个立柱以及下顶板，所述立柱包括抗冲击式液压支柱主体，所述冲击式液压支柱主体与下顶板之间设置有吸能装置。

进一步的，所述吸能装置包括钢套筒，所述钢套筒内部由上至下依次有底座、活塞体、内套管和外套管，所述内套管的外径大于外套管的内径，所述冲击式液压支柱主体下方设置在底座上方。

进一步的，所述外套管包括变径段a和等径段，所述变径段a的外径不变，变径段a的内径由上至下逐渐收缩，所述等径段外径和内径均不变。

进一步的，所述外套管包括粗径段、变径段b和细径段，所述粗径段和细径段的内外直径均保持不变，所述变径段b的最大外径与粗径段的外径相同，所述变径段b的最小外径与细径段的外径相同。

进一步的，所述内套管外侧设置有缩口段，以利于内套管压入外套管内部，防止卡死。

进一步的，所述抗冲击式液压支柱主体包括由上至下依次设置的蝶形螺母、顶盖、活柱体以及油缸，所述油缸上侧部设置有三通阀，所述三通阀侧部设置有手把体，所述活塞体内底部还设有弹簧。

进一步的，所述上顶板内焊有平底柱窝以及与立柱上端连接的耳座，所述下顶板内也焊接有平底柱窝以及与立柱下端连接的耳座。

进一步的，一种带抗冲击式液压支柱的垛式支架的工作方法，包括步骤如下：（1）将剁式支架的各部件输送至需要支护的巷道内后，先将下顶板与立柱连接好，再将立柱上端与上顶板通过销轴固定好；（2）将立柱升起，使上顶板和下顶板稳固支撑柱巷道的顶板和底板；（3）支护对象（煤矿顶板）向下冲击时，压力由上顶板传递至立柱下方的吸能装置的底座内，压力经活塞体传递至内套管，内套管发生形变；（4）由于外套管下端固定在钢套管内底部，在高压力挤压下，外套管内径增大，内套管被逐渐挤压进外套管内部，这种变形可以持续进行，并保持极高的阻力，实现抗冲击的目的，从而有效吸收冲击能量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置设计合理，构造简单，抗冲击式液压支柱主体能够有效实现恒阻让压，解决工程应用时可能的顶板冲击问题，上顶板与支护对象为平面接触，大大增强剁式支架在承受顶部压力和冲击压力时的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例一吸能装置结构示意图；

图2为本发明实施例二吸能装置结构示意图；

图3为本发明实施例整体主视图；

图4为本发明实施例整体左视图

图5为本发明实施例整体附视图；

图中：1-蝶形螺母、2-顶盖、3-活柱体、4-弹簧、5-底座、6-三通阀、7-手把体、8-油缸、9-活塞体、10-内套管、11-外套管、12-钢套筒，13-上顶板，14-立柱，15-下顶板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例：参照附图1-5所示，提供一种带抗冲击式液压支柱的垛式支架，包括由上至下依次设置的上顶板13、四个立柱14以及下顶板15，四个立柱上、下端分别均匀设在上顶板、下顶板的四角位置，所述立柱包括抗冲击式液压支柱主体，所述冲击式液压支柱主体与下顶板之间设置有吸能装置；吸能装置可以置于抗冲击式液压支柱主体的底部作为底座，也可以置于抗冲击式液压支柱主体顶部作为顶帽。

在本发明实施例一中，如图1所示，吸能装置包括钢套筒12，所述钢套筒内部由上至下依次有底座5、活塞体9、内套管10和外套管11，所述内套管的外径大于外套管的内径，所述冲击式液压支柱主体下方套设在底座上方；

所述外套管为一段高强空心钢管，其固定在钢套筒底部站中心；所述外套管包括变径段a和等径段，所述变径段a的外径不变，变径段a的内径由上至下逐渐收缩，所述等径段外径和内径均不变。

上述的钢套筒是一端有底，一端开口的钢制圆柱套筒结构；上述的活塞体是一块圆形钢板，其直径与钢套筒的内径相匹配；上述的内套管为一段空心钢管，其外径大于外套管的内径，所述内套管与活塞体中心固连。

在本发明实施例一工作时，抗冲击式液压支柱主体套设在底座之上，放置稳定后升起活柱体，开始工作；煤矿顶板向下冲击时对吸能装置产生压力，压力经活塞体传递到内套管。由于外套管是固定的，在高压力挤压下内套管在外套管的变径段产生收缩变形，并被逐渐挤进外套管。这种变形可以持续进行，并保持极高的阻力，这样就实现了抗冲击的目的。

在本发明实施例二中，如图2所示，吸能装置包括钢套筒12，所述钢套筒内部由上至下依次有底座5、活塞体9、内套管10和外套管11，所述内套管的外径大于外套管的内径，所述冲击式液压支柱主体下方套设在底座上方；

所述外套管包括粗径段、变径段b和细径段，所述粗径段和细径段的内外直径均保持不变，所述变径段b的最大外径与粗径段的外径相同，所述变径段b的最小外径与细径段的外径相同；粗径段的外径与钢套筒内径相匹配，细径段与钢套筒的底面中心固连。

上述的钢套筒是一端有底，一端开口的钢制圆柱套筒结构；上述的活塞体是一块圆形钢板，其直径与钢套筒的内径相匹配；上述的内套管为一段实心圆钢，其外径大于外套管的细径段的内径，所述内套管与活塞体中心固连。

在本发明实施例二工作时，抗冲击式液压支柱主体套设在底座之上，放置稳定后升起活柱体，开始工作；煤矿顶板向下冲击时对吸能装置产生压力，压力经活塞体传递到内套管。由于外套管的细径段是固定的，在高压力挤压下外套管的细径段在内套管的压力下内径扩大，内套管被逐渐挤进外套管。这种变形可以持续进行，并保持极高的阻力，这样就实现了抗冲击的目的。

在实施例中，所述内套管外侧设置有缩口段，与外套管的变径段接触后有利于内套管启动塑性变形，防止卡死。

在本实施例中，所述内套管的长度与外套管相匹配，有利于充分开展塑性变形，有足够的让压长度。

在本实施例中，抗冲击式液压支柱主体是悬浮式单体液压支柱，应用在煤矿中。

抗冲击式液压支柱主体包括由上至下依次设置的蝶形螺母1、顶盖2、活柱体3以及油缸8，所述油缸上侧部设置有三通阀6，所述三通阀侧部设置有手把体7，所述活塞体内底部还设有弹簧4。

在本实施例中，所述上顶板内焊有平底柱窝以及与立柱上端连接的耳座，所述下顶板内也焊接有平底柱窝以及与立柱下端连接的耳座。

上述的上顶板、下顶板均为长方体箱体状，上顶板与支护对象直接接触。

在本实施例中，工作时，抗冲击垛式支架的各部件运送到需要支护的巷道内后，将下顶板与立柱连接好；将立柱由下至上放入上顶板的柱窝内，锁紧销轴结构；同时升起四个立柱，支架稳固的支撑住巷道的顶板和底板，沿巷道方向将若干此支架相邻摆放支撑，即形成牢固的巷道空间；

支护对象向下冲击时，压力经由上顶板传递给立柱下方的吸能装置，吸能装置中的内套管发生收缩变形，有效吸收了冲击能量。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。