一种机械摩擦式支柱的制作方法

本实用新型涉及矿山支护技术领域，尤其涉及一种机械摩擦式支柱。

背景技术：

随着对金属非金属矿山开采深度的增加，对于顶板、围岩等易失稳岩体的支护技术水平要求也越来越高，如何提高支柱的支护效果是现阶段亟需解决的问题。

目前，应用较为广泛的支柱包括煤矿液压式支柱和机械式杆状支柱。其中，煤矿液压式支柱虽然能够达到较高的支护承载力，但其使用较为不便，移步推进工序也较为复杂；且整体支护工艺的耗材量大、人力运输成本高，导致其实际应用受限，对于金属非金属矿山的适用性较差。机械式杆状支柱虽然小巧灵活、使用便捷，得到了广泛的应用；但纯机械式的支柱大多存在承受力不足的问题，支护效果不佳。

公开号为cn210195781u的专利提供了一种液压支柱。该专利通过设置可伸缩的行走机构，使液压支柱便于移动与携带，从而在保持支撑力的同时提高该支柱的便携程度。但是，该液压支柱的压力源需要由液压油提供，不仅成本较高，还会造成较大的污染；并且，该液压支柱无法有效缓冲来压造成的破坏，不能够达到吸能让压的效果，在实际应用中容易损坏，且损坏后无法继续循环利用，导致其应用受限。

此外，在金属非金属矿山中，主动支护运用得较少，大多是顶板来压之后的被动支护，由于无法防患于未然，其造成的破坏通常更加严重。如果使用的支柱不能起到吸能让压的作用，在被动支护中更加容易受到严重的损坏，从而影响对矿山的支护效果。

有鉴于此，有必要设计一种能够吸能让压的机械摩擦式支柱，在满足使用方便、结构简单等要求的同时，通过主动支护，实现更加理想的支护效果，以解决上述问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种机械摩擦式支柱。通过在下柱体底部设置用于进出水的阀门，利用水介质代替油介质作为液压源，进行主动支护；并通过在上柱体和下柱体的连接处嵌套锥形卡环，使其在打开出水阀门后能够利用锥形卡环提供的摩擦阻力起到吸能让压的作用，从而以简单的结构和便捷的操作方式达到更好的支护效果。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种机械摩擦式支柱，包括相互套设的上柱体、下柱体以及嵌套于所述上柱体与所述下柱体连接处的锥形卡环；所述下柱体的底部设有用于进出水的阀门，所述上柱体底部设有用于密封的皮碗儿，使所述上柱体与所述下柱体密封连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述上柱体外侧靠近所述锥形卡环上方的位置套设有夯砸配件；所述夯砸配件可沿所述上柱体上下运动，用于夯砸所述锥形卡环，使其紧固上柱体与下柱体。

作为本实用新型的进一步改进，所述锥形卡环上表面的外径大于其下表面的外径。

作为本实用新型的进一步改进，所述锥形卡环的侧壁上沿轴向设有贯穿所述上表面和所述下表面的缺口。

作为本实用新型的进一步改进，所述上柱体的外径与所述下柱体的内径相匹配，使所述上柱体的底端套设于所述下柱体内部；所述下柱体顶端处口径稍大于柱体，便于锥形卡环安装和紧固。

作为本实用新型的进一步改进，所述皮碗儿为硅胶材质。

作为本实用新型的进一步改进，所述上柱体的顶部为向上突起的半球形结构；所述上柱体的顶部罩设有顶部托盘。

作为本实用新型的进一步改进，所述下柱体的底部为与所述上柱体顶部对称的向下突起的半球形结构；所述下柱体的底部设有与所述顶部托盘对称的底座。

作为本实用新型的进一步改进，所述下柱体的侧壁上设有若干个把手。

作为本实用新型的进一步改进，所述把手的数量为两个；两个所述把手沿竖直方向分别设于所述下柱体的两端。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过在上柱体和下柱体的连接处嵌套锥形卡环，并在锥形卡环的侧壁上设置缺口，不仅能够利用夯砸后紧固的锥形卡环对上柱体和下柱体进行有效固定，使其形成牢固的有机整体；还能够在来压的时候起到让压作用，对破坏能量进行吸收，充分降低来压的破坏性，并使该机械摩擦式支柱在竖直方向上有缓冲余地，充分发挥围岩的自承载能力，达到吸能让压的支护效果。

(2)本实用新型通过合理设计上柱体的外径和下柱体的内径，并在上柱体的底部设置用于密封的皮碗儿，能够使液压支柱内部达到较好的密封程度，在此基础上，本实用新型通过在下柱体的底部设置用于进出水的阀门，既能够利用水作为液压源对液压支柱进行主动支撑，待液压加载使支柱达到设定的支护力后，将锥形卡环紧固，然后打开阀门放水，依靠锥形卡环提供的摩擦阻力起到吸能让压效果，其实际支护效果明显优于被动支护，能够起到防患于未然的作用。与现有技术中以油质液体充当液压源相比，本实用新型中以水作为液压源，既解决了油质液体成本高、污染大的问题，也避免了传统技术中以水作液压源时容易泄露的问题，不仅易于现场取水，还可随时抽存使用，且整个过程无污染，水源也能够循环利用，实际能够达到的承压能力可达15～20吨，可以满足实际应用的需求。

(3)本实用新型提供的机械摩擦式支柱不仅保留了机械式支柱结构小巧、使用便捷的优点，还利用了水介质的液压进行主动支护，并在排水后利用锥形卡环的的摩擦力起到吸能让压的作用，从而有效提高支护效果。此外，该机械摩擦式支柱安装简单、节省劳动力、可重复循环利用，且泵水时间较短、整体效率较高，使用过程安全可靠、易于养护，能够通过动态承压和静态承压相结合的方式，达到更好的支护效果，以满足实际应用的需求。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种机械摩擦式支柱的结构示意图。

图2为本实用新型提供的一种机械摩擦式支柱的结构分解图。

附图标记：

1、上柱体；11、皮碗儿；12、顶部托盘；2、下柱体；21、阀门；22、底座；23、把手；3、锥形卡环；4、夯砸配件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

如图1、图2所示，本实用新型提供了一种机械摩擦式支柱，包括相互套设的上柱体1、下柱体2以及嵌套于上柱体1与下柱体2连接处的锥形卡环3，使上柱体1和下柱体2在锥形卡环3的固定下形成牢固的有机整体。同时，下柱体2的底部设有用于进出水的阀门21，上柱体1底部设置用于密封的皮碗儿11，上柱体1和下柱体2始终保持密封连接，使由阀门21泵入支柱内部的水不会发生泄露，能够为支柱提供较大的承压能力。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，锥形卡环3上表面的外径大于其下表面的外径，其侧壁上沿轴向还设有贯穿上表面和下表面的缺口。基于这样的设置方式，锥形卡环3在径向可以伸缩，使其能够在一定范围内上下运动，这样不仅能够对上柱体1和下柱体2进行有效紧固；还能够在来压的时候起到阻压作用，对破坏能量进行吸收，充分降低来压的破坏性；并使支柱在竖直方向上有缓冲余地，充分发挥围岩的自承载能力，从而达到吸能让压的效果。

在本实用新型的一个实施例中，上柱体1底端的外径与下柱体2顶端的内径相匹配，使上柱体1的底端能够刚好套设于下柱体2的内部，起到一定的密封作用。同时，设于上柱体1底端的皮碗儿11也进一步提高了上柱体1和下柱体2之间的密封程度，有效避免支柱内的水发生泄漏。在本实用新型的一个实施例中，用于密封的皮碗儿11是硅胶质；在本实用新型的其他实施例中，皮碗儿11也可以根据需要选择其他的材质。

基于上述设置方式达到的密封效果，本实用新型能够以水介质代替现有技术中的油介质，该水介质不仅能够现场获取，还可随时抽存使用，且整个过程无污染，水源也能够循环利用。同时，本实用新型通过将水由阀门21处泵入支柱内部，能够以注水冲压的方式促使支柱产生向上的预制承压力；待锥形卡环3紧固后，再打开阀门21放水，还能够依靠锥形卡环3提供的摩擦阻力起到吸能让压效果，其实际支护效果明显优于被动支护，能够起到防患于未然的作用。

在本实用新型的一个实施例中，下柱体2顶端开口处的内径略大于下柱体2其他部位的内径，使上柱体1能够更顺利地伸入下柱体2中，便于锥形卡环3的安装与紧固。此外，在本实用新型的另一个实施例中，在上柱体1外侧靠近所述锥形卡环3上方的位置，还套设有夯砸配件4；该夯砸配件4能够沿上柱体1上下运动，用于夯砸锥形卡环3，使锥形卡环3保持紧固。

在本实用新型的一个实施例中，上柱体1的顶部为向上突起的半球形结构，该向上突起的半球形结构的顶部还罩设有顶部托盘12，用于使上柱体1与顶板紧密接触，起到良好的支护作用；同时，下柱体2的底部为与上柱体1顶部结构对称的向下突起的半球形，该向下突起的半球形结构的底部还设有与顶部托盘12对称的底座22，用于使下柱体2与底板紧密接触，为支柱提供稳定的支撑作用。

在本实用新型的一个实施例中，下柱体2的侧壁上沿竖直方向设有两个把手23，以便进行安装与搬运。在本实用新型的其他实施例中，该把手23的数量和位置均可以根据实际需要自由设置。

下面对本实用新型提供的一种机械摩擦式支柱的工作原理进行说明：

使用本实用新型提供的机械摩擦式支柱进行支护工作时，具体包括如下步骤：

s1、对需要安装该机械摩擦式支柱的底板表面进行整理，然后放置底座22，并保证底座22的清洁与稳固；对阀门21进行清洁与润滑，并检查用于密封的皮碗儿11是否损坏，如有损坏则进行相应更换。待确保各部件连接正确且干净无损后，将该机械摩擦式支柱竖起，使其下柱体2安装于底座22上，柱体与顶板面垂直，并将顶部托盘12安装于上柱体1的顶部。

s2、通过阀门21将注水管连接到支柱上，确保注水销锁紧。然后打开阀门21，将水泵入支柱内，利用水力冲压原理，使顶部托盘12与岩石顶板接触，使支柱达到自行站立的效果。

s3、继续通过阀门21向各支柱内泵入水，直至注水脱止阀脱落(达到设定的注水压力后)；此时，支柱已经牢固地顶住了顶板，形成了主动支护的第一屏障。

s4、将夯砸配件4从支柱的最高处砸向锥形卡环3，并重复多次，使锥形卡环3紧固到位。

s5、打开下柱体2底部的阀门21，将支柱内的水放出，此时锥形卡环3能够利用其摩擦阻力保持对支柱的支护工作，并起到吸能让压的作用；再从支柱上取下注水连接装置，并对内管进行防锈保护。再次检查各支柱是否已按要求安装到位后，即可完成支护工作。

通过上述方式，本实用新型提供的机械摩擦式支柱不仅便于携带、易于使用，还能够利用无污染的水介质起到主动支护的效果，并利用锥形卡环达到吸能让压的效果，从而达到更好的支护效果。同时，该机械摩擦式支柱安装简单、节省劳动力、可重复循环利用；且基于该机械摩擦式支柱的支护工艺易于操作，泵水时间较短、整体效率较高，使用过程安全可靠、易于养护，能够通过注水过程的动态承压和排水后锥形卡环的静态承压相结合的方式，达到较优的支护效果。

综上所述，本实用新型提供了一种机械摩擦式支柱。该机械摩擦式支柱包括相互套设的上柱体、下柱体以及嵌套于所述上柱体与所述下柱体连接处的锥形卡环；所述下柱体的底部设有用于进出水的阀门；所述上柱体底部设有用于密封的皮碗儿，使所述上柱体和所述下柱体密封连接。通过上述方式，本实用新型能够利用上柱体和下柱体间较好的密封效果，用水介质代替油介质作为液压源从阀门泵入支柱内部，进行主动支护；待支柱达到设定的支护力后，利用锥形卡环紧固上柱体和下柱体，然后打开出水阀门放水，依靠锥形卡环提供的摩擦阻力起到吸能让压的作用，从而以简单的结构和便捷的操作方式达到更好的支护效果，以满足实际应用的需求。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。