一种可实现三维让压的缓冲支架及支护方法与流程

本发明属于煤矿巷道工程变形及巷道围岩控制领域，特别涉及一种用于地下采矿冲击地压和岩爆的可实现三维让压的缓冲支架及支护方法。

背景技术：

近年来，由于开采深度的不断增加和开采环境的日益复杂，冲击地压灾害发生的矿井数量及危害程度呈现明显的上升趋势。因此，冲击地压问题将更加严重、更加突出、更为普遍。冲击地压灾害，不仅给矿井的安全生产带来极大的隐患，而且矿井人员的生命安全受到了严重的威胁。所以，随着冲击地压灾害的日益突出，如何保证井下人员及设备的安全，保证矿井的安全生产，准确及时地预测冲击地压及有效治理控制冲击地压的发生已经成为我国在深部矿山开采领域面临的和必须攻克的安全生产难题之一。另外，由于刚性支架没有缓冲力，支架变形范围小，不能有效释放集聚在巷道周围煤体上的弹性能，难以缓解冲击地压，因此需要设计一种全新的巷道支架支护系统。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种支护强度高、支护面积大、成本低、整体稳定性好、可伸缩的一种可实现三维让压的缓冲支架及支护方法，它对巷道围岩支护效果好，而且可通过自身装置伸缩来吸能让压，生产成本降低，亦可保证支护结构和巷道围岩长期稳定。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种可实现三维让压的缓冲支架，包括多个u型钢支架，多个u型钢支架平行设置，相邻的两个u型钢支架的同侧的架腿之间通过横梁连接；所述的u型钢支架包括半圆形的顶梁、两根架腿及两个吸能装置，顶梁的两端分别与两根架腿的上端连接，形成一n形结构的支架；所述的吸能装置包括内管、外管、吸能管、多组钢珠及弹簧座；所述的内管置于外管内；外管和内管之间设有吸能管，吸能管的内孔为上大下小的锥形，吸能管的内孔与内管之间设有多组钢珠，每组钢珠位于同一水平面内；所述的内管下端通过弹簧与弹簧座连接；两根架腿的下端分别与两吸能装置内管的上端连接。

上述的可实现三维让压的缓冲支架中，所述的横梁包括两根连杆及可伸缩拉杆，两根连杆相背的一端分别与相邻的两u型钢支架同侧的架腿连接；两根连杆相对的一端分别与可伸缩拉杆的两端连接。

上述的可实现三维让压的缓冲支架中，所述的可伸缩拉杆包括弹簧、卡扣、软皮套及两拉杆；所述的弹簧的两端分别通过卡扣与两拉杆的相对端连接；弹簧的外侧包裹有软皮套，软皮套的两端通过卡扣固定。

上述的可实现三维让压的缓冲支架中，所述的外管的上端处设有防沙盖，所述的吸能管由铝质软金属制成。

一种利用上述的可实现三维让压的缓冲支架的支护方法,包括如下步骤：

（1）将锚网铺在新掘进的巷道表面，架好u型刚支架，按照装配要求将架腿、顶梁通过u型钢卡缆安装固定；

（2）确定需要锚杆的数量，然后利用锚杆钻机打锚杆钻孔，并使得锚杆钻孔与u型钢支架上留设的锚杆安装孔相对应；

（3）将吸能装置的内管上端焊接于架腿上，固定好u型刚支架，在吸能装置的外管的上端加防沙盖，防止钢珠掉落，并且防止灰层进入；然后将可实现三维让压的缓冲支架全部安装好放置于巷道的一个断面上，通过锚杆锚固；

（4）在巷道内每间隔一段距离，安装一组可实现三维让压的缓冲支架，相邻的两架可实现三维让压的缓冲支架的同侧架腿之间通过可横梁连接在一起，直至完成整个巷道断面之间的支护安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的用于可实现三维让压的缓冲支架，具有吸能装置，可吸能让压，且具有良好的缓冲效果；a）内圆柱钢管向下压时，钢珠与圆柱钢管壁挤压变紧，同时装置下部弹簧收缩，能够很好的起到吸能作用;b）内圆柱钢管向上拉时，钢珠与圆柱钢管壁起到支撑作用；c）钢珠易于回收利用，装置简单实用，方便拆卸；d）在整体上有较好的吸能让压效果，增加了支架系统的稳定性，同时使支架系统沿巷道三维轴向上实现可缩性，这样大大加强了巷道围岩的支护效果。

2.本发明的用于可实现三维让压的缓冲支架，由于钢珠消耗小，易回收，故而生产成本较低，大大节约生产成本。

3.本发明的用于可实现三维让压的缓冲支架，沿巷道轴向上实现了可伸缩功能，支护系统更加完善；本发明在有冲击地压，岩爆等矿区环境下使用有很好的效果，可预防冲击地压危害以最大限度保证人员安全，能大大降低支护成本，加强整体支护效果，可有效防止冲击地压，保证此类巷道围岩长期稳定。

附图说明

图1为本发明的可实现三维让压的缓冲支架的构成图。

图2为本发明的可实现三维让压的缓冲支架的断面支架系统示意图。

图3为本发明的可实现三维让压的缓冲支架的吸能装置的纵向剖面示意图。

图4为本发明的可实现三维让压的缓冲支架的吸能装置的横向剖面示意图。

图5为本发明的可实现三维让压的缓冲支架的可伸缩拉杆结构示意图。

其中：1-顶梁，2-架腿，3-内管，4-外管，5-钢珠，6-吸能管，7-锚杆，8-防沙盖，9-托盘，10-吸能装置，11-锚杆安装孔，12-螺栓，13-螺母，14-u型钢卡揽，15-弹簧，16-卡扣，17-软皮套，18-拉杆，19-横梁，191-可伸缩拉杆，20-弹簧座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明的可实现三维让压的缓冲支架，包括多个u型钢支架，多个u型钢支架平行设置，相邻的两个u型钢支架的同侧的架腿之间通过横梁19连接。如图1、5所示，所述的横梁包括两根连杆及可伸缩拉杆，两根连杆相背的一端分别与相邻的两u型钢支架同侧的架腿2连接。两根连杆相对的一端分别与可伸缩拉杆的两端连接。所述的可伸缩拉杆包括弹簧15、卡扣16、软皮套17及两拉杆18；所述的弹簧15的两端分别通过卡扣16与两拉杆18的相对端连接。弹簧15的外侧包裹有软皮套17，软皮套17的两端通过卡扣16固定。

所述的u型钢支架包括半圆形的顶梁1、两根架腿2及两个吸能装置10，顶梁1的两端分别与两根架腿2的上端通过u型钢卡揽14连接，形成一n形结构的支架。如图3、4所示，所述的吸能装置10包括内管3、外管4、吸能管6、多组钢珠5及弹簧座20。所述的内管3置于外管4内；外管4和内管3之间设有吸能管6，吸能管6的内孔为上大下小的锥形，吸能管6的内孔与内管之间设有多组钢珠5，每组钢珠位于同一水平面内。所述的内管3下端通过弹簧15与弹簧座20连接；外管4与弹簧座20通过螺栓12连接。两根架腿2的下端分别与两吸能装置的内管3的上端连接，所述的外管4的上端处设有防沙盖8，防沙盖8防止钢珠5掉落，并且防止灰尘进入，所述的吸能管6由铝质软金属制成。

来压时，吸能装置10的内管3向下压缩，带动钢珠5挤压铝质软金属制成的吸能管6，起到吸能效果。而且内管3向下挤压弹簧15，弹簧15收缩可承载一定的来压，从而能够很好的起到让压效果。相邻的两u型钢支架通过横梁19连接，横梁19上设有可伸缩拉杆191，从而当轴向来压时，实现了轴向的可伸缩性。

一种利用上述的可实现三维让压的缓冲支架及支护方法,包括如下步骤：

（1）将锚网铺在新掘进的巷道表面，架好u型刚支架，按照装配要求将架腿、顶梁通过u型钢卡缆14安装固定。

（2）确定需要锚杆7的数量，然后利用锚杆钻机打锚杆钻孔，并使得锚杆钻孔与u型钢支架上留设的锚杆安装孔11相对应。

（3）将吸能装置10的内管3上端焊接于架腿2上，固定好u型刚支架，在吸能装置10的外管4的上端加防沙盖8，防止钢珠5掉落，并且防止灰尘进入。然后将可实现三维让压的缓冲支架全部安装好放置于巷道的一个断面上，通过锚杆锚固。

（4）每间隔一段距离，安装一组支架系统，相邻的可实现三维让压的缓冲支架同侧的架腿2之间通过横梁19连接在一起，直至完成整个巷道断面之间的支护安装。