一种能够实时监测冲击地压的矿用支架的制作方法

本发明涉及一种矿用支架，特别是涉及一种能够实时监测冲击地压的矿用支架。

背景技术：

在地下开采煤矿的过程中，一般要先打巷道，然后从巷道进行煤炭开采。而巷道都需要做支护，目前主流的办法是采用锚杆、锚索、U型支架等进行永久支护。但是由于地底下各种地质情况复杂，而且不同的地质段的冲击地压、土质、岩层等均不一样，故需要根据各段巷道的地质情况对巷道支护方案进行适应性设计，这就需要在进行永久支护前对巷道的顶板压力、冲击地压等进行监测以作为永久支护设计方案的数据基础。

目前已经有对巷道顶板、冲击地压等进行监测的装置或技术，如：专利号为ZL201410168017.8的中国发明专利中就提供了一种对煤层应力进行综合检测的方法；专利号为ZL201210181367.9的中国发明专利中公开了一种检测巷道顶板压力的方法；专利号为ZL201220260102.3中公开了一种煤矿巷道顶板压力的检测系统等。但是他们都是基于其它装置的，也就是说必须将相应的检测装置运送至巷道内进行安装后才能检测。而一般巷道深度可达1000米以上，而且巷道内部空间本来就不大，这就对相应检测装置的运输、安装、存放造成了不便。

而在巷道进行永久支护前一般会进行临时支护，如果采用了临时支护一般也会影响到巷道冲击地压、冲击地压等数据的检测。

故申请人认为设计出一种能够检测巷道冲击地压或者冲击地压的矿用支架作为临时支护的支架是十分必要的，其在进行永久支护前可以作为临时支护装置，且还能够检测冲击地压，不仅减少了设备投入，而且还提高了检测精度。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实时监测冲击地压的矿用支架，其能够在对巷道进行支护的同时检测顶板压力或冲击地压。

为实现上述目的，本发明提供了一种能够实时监测冲击地压的矿用支架，包括支撑腿组件和支架组件；

所述的支架组件包括弧形支板组件和支架横梁，所述的支架横梁两端底部设有连接柱，所述的连接柱上设有挡板；

所述的支架横梁两端端面为与弧形支板组件相配合的弧形端面；

所述的支撑腿组件顶部设有环形安装块，所述的环形安装块内壁通过螺纹与限位安装环外壁旋合装配；所述的限位安装环内安装有半球形的球形弹簧板；

连接柱穿过球形弹簧板且挡板内侧与球形弹簧板外侧接触贴紧；

所述的限位安装环包括弧形贴紧部分和安装环部分，所述的弧形贴紧部分与安装环部分形成让位槽；所述的安装环部分通过螺纹与环形安装块内壁通过螺纹旋合装配；

所述的弧形贴紧部分内侧为与球形弹簧板贴紧接触的贴紧弧面，所述的贴紧弧面的弧度与球形弹簧板弧度相同；

所述的支撑腿组件顶部设有缓冲油槽，所述的连接柱装入缓冲油槽中且与装配在缓冲油槽中的缓冲活塞连接固定；

所述的缓冲油槽下方通过油道与加压油槽连通，所述的加压油槽截面积应不大于缓冲油槽的2/3；

所述的加压油槽中安装有加压活塞组的加压活塞，所述的加压活塞组还包括加压连杆、加压块，所述的加压连杆穿过加压连孔装入检测腔中，且在检测腔中的端部上固定有加压块；

所述的检测腔在支撑腿组件上设有开口；

所述的加压块底面与压力传感器接触顶紧，所述的压力传感器装入检测托块的托块安装槽中；

所述的检测托块上还设有螺纹通孔、指示杆，所述的指示杆装入指示通槽中，所述的指示通槽设置在支撑腿组件上；

所述的螺纹通孔通过螺纹与动力螺杆旋合，所述的动力螺杆一端穿出支撑腿组件且穿出端与第一滑块通过轴承连接，另一端也穿出支撑腿组件与第二滑块通过轴承连接，且穿出第二滑块；

所述的第一滑块装配在第一滑槽中，所述的第一滑槽由第一滑槽块与支撑腿组件的侧壁构成；

所述的第二滑块装配在第二滑槽中，所述的第二滑槽由第二滑槽块与第二支撑板侧壁构成；

所述的第二支撑板通过连接块部分连接在支撑腿组件侧壁上。

作为本发明的进一步改进，所述的弧形支板组件包括主体支板，所述的主体支板内设有支板安装槽，所述的支板安装槽内由下至上依次设有弧形弹簧板、容纳槽板、第一压板、缓冲板、T型压板；

所述的弧形弹簧板一侧设有活动滑板，所述的活动滑板装入容纳槽板的容纳槽中，所述的容纳槽板高度小于弧形弹簧板；所述的容纳槽板采用硬质材料制作；

所述的第一压板上设有压板支块，所述的压板支块与容纳槽板高度之和不大于弧形弹簧板的高度；所述的缓冲板应采用弹性材料制成；

所述的T型压板包括大端部分和小端部分，所述的大端部分的宽度不大于主体支板宽度且不小于支板安装槽宽度；所述的小端部分装入支板安装槽1中与缓冲板压紧装配；

所述的弧形支板组件上还套有支板套筒，所述的支板套筒上设有套筒开口，所述的支板套筒采用弹性材料制成；

所述的支板套筒套在弧形支板组件上，且在套筒开口处设有弧形压板，压紧螺栓穿过弧形压板并与主体支板旋合装配。

作为本发明的进一步改进，所述的主体支板内侧还与气杆的伸出轴铰接，所述的气缸另一端固定在支架横梁上；

所述的气杆上套有缓冲弹簧，所述的缓冲弹簧两端分别与支架横梁和主体支板内侧接触顶紧；

所述的主体支板内侧与弧形端面接触贴紧，所述的弧形端面的弧度与主体支板内侧相同。

作为本发明的进一步改进，所述的压板支块与容纳槽板高度之和比弧形弹簧板的高度小2毫米以上。

作为本发明的进一步改进，在检测托块下方设置有凸轮轴，所述的凸轮轴包括凸轮连杆部分和凸轮部分，所述的凸轮部分设置在检测托块下方；所述的凸轮部分的截面为椭圆；

所述的凸轮部分安装在凸轮安装槽中，且所述的凸轮连杆部分一端装配在凸轮安装槽侧壁上，另一端伸出凸轮安装槽侧壁并穿出支撑腿组件。

作为本发明的进一步改进，在检测腔开口处设置有封门，所述的封门上设有动力螺杆穿过且能够上下移动的封门长槽；

所述的封门底部还设有安装滑块，所述的安装滑块上设有滑块安装通孔，所述的滑块安装通孔与封门滑杆一端装配且所述的封门滑杆另一端固定在滑动通槽侧壁上，所述的滑动通槽设置在连接块部分上；

所述的封门滑杆上套有封门弹簧，所述的封门弹簧将封门顶紧在检测腔开口。

作为本发明的进一步改进，在支撑腿组件在油道竖直方向上的中间部分上设置有开关槽，所述的开关槽中安装有开关滑块，所述的开关滑块一端伸出支撑腿组件且伸出端固定有开关滑块安装部分；

开关螺杆穿过开关滑块安装部分并与支撑腿组件通过轴承装配，所述的开关螺杆通过螺纹与开关滑块安装部分旋合装配。

作为本发明的进一步改进，在支撑腿组件上固定有第一支撑板，所述的第一支撑板上设有支撑板部分，开关螺杆穿过支撑杆部分并与支撑板部分通过轴承装配。

作为本发明的进一步改进，在缓冲活塞顶面上设置有弧形的集水槽，所述的集水槽截面为中间低两端高的弧形，且所述的集水槽上设有排水开口，所述的排水开口的高度不大于集水槽最低处且连通集水槽最低处；

在支撑腿组件高于缓冲活塞底面的部分上设置有排水孔，所述的排水孔与排水开口连通。

作为本发明的进一步改进，在加压油槽底面上设置有弧形的集油槽，所述的集油槽为中间低两端高的弧形，且所述的集油槽最低处与排油孔连通，所述的排油孔设置在支撑架组件上。

本发明的有益效果是：

1、本发明在弧形支板组件上通过缓冲板、弹簧板能够实现快速吸收冲击和让位，能够大大增加本发明对于瞬间冲击力的抵抗能力。

2、本发明在支架组件上采用气杆、缓冲弹簧能够大大增加对弧形支板组件传递来的冲击力的吸收和让位能力，有效应对冲击地压频繁的巷道。

3、本发明在支撑腿组件上能够通过球形弹簧板、缓冲油槽与缓冲活塞的配合作用吸收一部分地压的冲击且能够做到及时的让位，不能能够为压力传感器提供足够的感应压力，还能够有效提高支架整体的抗冲击性能。

4、本发明能够简单方便地调整压力传感器的瞬间冲击力，能够有效保护压力传感器。

5、本发明的压力传感器更换简单、方便，大大降低了使用过程中的维护成本和难度。

6、本发明通过压力传感器实时检测冲击地压，不仅进度更高，而且可靠性、耐用性要超过现有的冲击地压检测装置。

附图说明

图1是本发明一种能够实时监测冲击地压的矿用支架具体实施方式的结构示意图。

图2是本发明一种能够实时监测冲击地压的矿用支架具体实施方式的结构示意图。

图3是本发明一种能够实时监测冲击地压的矿用支架具体实施方式的结构示意图。

图4是本发明一种能够实时监测冲击地压的矿用支架具体实施方式的弧形支板组件端面结构图。

图5是本发明一种能够实时监测冲击地压的矿用支架具体实施方式的前视图。

图6是图5中F1处放大图。

图7是本发明一种能够实时监测冲击地压的矿用支架具体实施方式的支撑腿组件左视图。

图8是本发明一种能够实时监测冲击地压的矿用支架具体实施方式的零件爆炸图。

图9是本发明一种能够实时监测冲击地压的矿用支架具体实施方式的检测组件结构示意图。

图10是本发明一种能够实时监测冲击地压的矿用支架具体实施方式的检测组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参见图1-图10，一种能够实时监测冲击地压的矿用支架，包括支撑腿组件100和支架组件400；

所述的支架组件400包括弧形支板组件和支架横梁401，所述的支架横梁401两端底部设有连接柱4011，所述的连接柱4011上设有挡板4012；

所述的支架横梁401两端端面为与弧形支板组件相配合的弧形端面4013（参见图8）；

参见图1-图4、图8，所述的弧形支板组件包括主体支板408，所述的主体支板408内设有支板安装槽4081，所述的支板安装槽4081内由下至上依次设有弧形弹簧板410、容纳槽板409、第一压板407、缓冲板406、T型压板405；

所述的弧形弹簧板410一侧设有活动滑板411，所述的活动滑板411装入容纳槽板409的容纳槽4091中，所述的容纳槽板409高度小于弧形弹簧板410；

所述的容纳槽板409采用硬质材料制作，如钢、铝合金等。

所述的第一压板407上设有压板支块4071，所述的压板支块4071与容纳槽板409高度之和不大于弧形弹簧板410的高度，最好比弧形弹簧板410的高度小2毫米以上；

所述的缓冲板406应采用弹性材料制成，如橡胶、硅胶、软质塑料等；

所述的T型压板405包括大端部分4051和小端部分4052，所述的大端部分4051的宽度不大于主体支板408宽度且不小于支板安装槽4081宽度；所述的小端部分4052装入支板安装槽4081中与缓冲板406压紧装配；

所述的弧形支板组件上还套有支板套筒404，所述的支板套筒404上设有套筒开口4041，所述的支板套筒404采用弹性材料制成，如橡胶、硅胶、弹性塑料等；

所述的支板套筒404套在弧形支板组件上，且在套筒开口4041处设有弧形压板412，压紧螺栓413穿过弧形压板412并与主体支板408旋合装配。这就通过压紧螺栓413使弧形压板412将支板套筒404压紧。所述的支板套筒404主要是用于固定T型压板405；

参见图2，所述的主体支板408内侧还与气杆402的伸出轴铰接，所述的气缸402另一端固定在支架横梁401上；

所述的气杆402上套有缓冲弹簧403，所述的缓冲弹簧403两端分别与支架横梁401和主体支板408内侧接触顶紧；

所述的主体支板408内侧与弧形端面4013接触贴紧，所述的弧形端面4013的弧度与主体支板408内侧相同。

当巷道顶板产生压力时，压力会首先传递到T型压板405，所述的小端部分4052会将压力传导至缓冲板406，由于缓冲板采用的是弹性材料，故缓冲板406就能够对压力进行吸收且能进行小范围让位。

当压力稍大时，压力就会经过缓冲层406传导至第一压板407，所述的第一压板407就会对弧形弹簧板410顶部施压，所述的弧形弹簧板410受压后会发生变形，变形时活动滑板411会往容纳槽4091中滑动。

通过上述方式，能够实现对冲击地压或者顶板瞬间变化压力的两级吸收和让位，不仅能够有效应对冲击地压，还能够降低冲击地压对支架的冲击，延长支架寿命。

弧形支板组件所受的压力会传递到气杆402和弹簧403上，所述的气杆402和弹簧403对冲击低压都具有较好的吸收能力和及时让位功能，能够大大提高支架对冲击地压的适应性。在弧形支板组件受压过大时，所述的弧形支板组件两端会从弧形端面4013滑出，形成较大的让位效果（类似于U型支架的让位），这种设计让位比较及时，而且能够实现较大尺寸让位大大提高了支架的抗冲击能力。

参见图2、图5-图7，所述的支撑腿组件100顶部设有环形安装块101，所述的环形安装块101内壁通过螺纹与限位安装环502外壁旋合装配；所述的限位安装环502内安装有半球形的球形弹簧板501；

连接柱4011穿过球形弹簧板501且挡板4012内侧与球形弹簧板501外侧接触贴紧；当然，它们的挡板4012内侧最好为与球形弹簧板501配合的弧面；

所述的限位安装环501包括弧形贴紧部分5021和安装环部分5022，所述的弧形贴紧部分5021与安装环部分5022形成让位槽5023；

所述的安装环部分5022通过螺纹与环形安装块101内壁通过螺纹旋合装配；

所述的弧形贴紧部分5021内侧为与球形弹簧板501贴紧接触的贴紧弧面，所述的贴紧弧面的弧度最好与球形弹簧板501弧度相同。

当冲击地压产生时，通过支架组件400传递来的压力会传递到连接柱4011上，连接柱4011会通过挡环4012对球形弹簧板501施压，球形弹簧板501受压后会发生变形，其底部会往外张开并进入让位槽5023中。球形弹簧板501的刚度偏高而且受冲击时其抗冲击性能好，让位比较及时，能够大大提高支架的康崇礼能力。另外最好在球形弹簧板501的球面上设置至少一条通槽，这能够降低球形弹簧板501的刚度，使其能够具备较好的弹性，当然通槽应当设置在球形弹簧板501的底部并贯穿底面。

所述的支撑腿组件100顶部设有缓冲油槽103，所述的连接柱4011装入缓冲油槽103中且与装配在缓冲油槽103中的缓冲活塞601连接固定；

所述的缓冲油槽103下方通过油道105与加压油槽107连通，所述的加压油槽107截面积应不大于缓冲油槽103的2/3。这样，液压油经缓冲油槽103进入加压油槽107中会使加油油槽中的压力加大。

所述的加压油槽107中安装有加压活塞组603的加压活塞6031，所述的加压活塞组603还包括加压连杆6033、加压块6032，所述的加压连杆6033穿过加压连孔111装入检测腔112中，且在检测腔112中的端部上固定有加压块6032；

所述的检测腔112一端为开口端，即所述的检测腔112在支撑腿组件100上设有开口；

所述的加压块6032底面与压力传感器604接触顶紧，所述的压力传感器604装入检测托块605的托块安装槽6051中；

所述的检测托块605上还设有螺纹通孔6052、指示杆6053，所述的指示杆6053装入指示通槽102中，所述的指示通槽设置在支撑腿组件100上；

所述的螺纹通孔6052通过螺纹与动力螺杆606旋合，所述的动力螺杆606一端穿出支撑腿组件100且穿出端与第一滑块618通过轴承连接，另一端也穿出支撑腿组件100与第二滑块612通过轴承连接，且穿出第二滑块612；

所述的第一滑块618装配在第一滑槽6171中，所述的第一滑槽6171由第一滑槽块617与支撑腿组件100的侧壁构成；

所述的第二滑块612装配在第二滑槽6111中，所述的第二滑槽6111由第二滑槽块611与第二支撑板613侧壁构成；

所述的第二支撑板613通过连接块部分6133连接在支撑腿组件100侧壁上；

使用时，通过转动动力螺杆606就能使检测托块605在动力螺杆606上运动。需要跟换压力传感器604是，只需要转动动力螺杆606使检测托块605沿着动力螺杆606滑出支撑腿组件100外即可。

由于加压块6032与压力传感器604是压紧装配的，直接将检测托块605取出会损坏加压块6032和压力传感器604它们接触的表面，故可以将检测托块605设计成需要取出时向下降一点，让加压块6032与压力传感器604不再接触后才取出，具体结构为：

可在检测托块下方设置凸轮轴607，所述的凸轮轴607包括凸轮连杆部分6071和凸轮部分6072，所述的凸轮部分6072设置在检测托块605下方。

所述的凸轮部分6072的截面为椭圆，使用时所述的凸轮部分6072长轴处向上顶紧检测托块605。需要取出检测托块时，转动凸轮连杆部分6071，使凸轮部分6072短轴处托住检测托块605，然后将检测托块取出即可。

所述的凸轮部分6072安装在凸轮安装槽109中，且所述的凸轮连杆部分6071一端装配在凸轮安装槽109侧壁上，另一端伸出凸轮安装槽109侧壁并穿出支撑腿组件100。

由于动力螺杆606与检测托块605都会上下移动，故应将动力螺杆606穿过第二支撑板613、支撑腿组件100处分别设置成可以使动力螺杆606上下滑动的支撑板长槽6131、支撑腿长槽110。

进一步地，为了防止外部灰尘、湿气等进入到检测腔112中，可以在检测腔112开口处设置封门614，所述的封门614上设有动力螺杆606穿过且能够上下移动的封门长槽6143；

所述的封门底部还设有安装滑块6141，所述的安装滑块6141上设有滑块安装通孔6142，所述的滑块安装通孔6142与封门滑杆616一端装配且所述的封门滑杆616另一端固定在滑动通槽6132侧壁上，所述的滑动通槽6132设置在连接块部分6131上；

所述的封门滑杆616上套有封门弹簧615，所述的封门弹簧615将封门614顶紧在检测腔112开口。

取出检测托块605时，所述的检测托块605会与封门614接触并使封门614克服封门弹簧弹力滑出。将检测托块605装回检测腔112时，所述的封门614会在封门弹簧615的作用下滑动至检测腔112开口处。

参见图6、图7，进一步地，为了防止缓冲油槽103处对压力传感器604产生的瞬间冲击过大而损坏压力传感器604，可以在支撑腿组件100在油道105竖直方向上的中间部分上设置开关槽106，所述的开关槽106中安装有开关滑块6092，所述的开关滑块6092一端伸出支撑腿组件100且伸出端固定有开关滑块安装部分6091；

开关螺杆610穿过开关滑块安装部分6091并与支撑腿组件100通过轴承装配，所述的开关螺杆610通过螺纹与开关滑块安装部分6091旋合装配；

使用时，可通过转动开关螺杆610来控制开关滑块6092截断油道105的宽度，也就是调整油道105的通油面积。

为了使开关螺杆610安装稳固，可以在支撑腿组件100上固定第一支撑板608，所述的第一支撑板608上设有支撑板部分6081，开关螺杆610穿过支撑杆部分681并与支撑板部分681通过轴承装配。

进一步地，为了防止缓冲油槽103在缓冲活塞601以上的部分发生积水等液体聚集，可以在缓冲活塞601顶面上设置弧形的集水槽6011，所述的集水槽6011截面为中间低两端高的弧形，且所述的集水槽6011上设有排水开口6012，所述的排水开口6012的高度不大于集水槽6011最低处且连通集水槽6011最低处；

在支撑腿组件100高于缓冲活塞601底面的部分上设置有排水孔104，所述的排水孔104与排水开口6012连通。这样当缓冲油槽103在缓冲活塞601以上部分发生积水时，所述的积水能够通过排水孔104排出，而不会影响支架的性能和使用。

进一步地，为了防止加压油槽107内的液压油通过加压连孔111进入检测腔112影响压力传感器等元器件的使用。可以在加压油槽107底面上设置弧形的集油槽1071，所述的集油槽1071为中间低两端高的弧形，且所述的集油槽1071最低处与排油孔108连通，所述的排油孔107设置在支撑架组件100上。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。