[发明专利]一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架

说明书

技术领域

本发明属于煤矿安全支护技术领域，特别是涉及一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架。

背景技术

近年来，随着煤矿矿井开采深度的不断加大，巷道围岩逐渐表现出深部岩体特有的高应力、大变形、强流变性等力学特征，矿压显现日益剧烈，采用以往常规的巷道支护方式越来越难以满足当前的安全生产需要。

以U型钢可缩性支架为例，常规的U型钢可缩性支架是由相互搭接的弧形梁构成，当冲击地压发生时，通过相互搭接的弧形梁彼此摩擦来吸收冲击能，同时通过弧形梁间的相对错动实现让位，以此来保证巷道的安全。

但在实际使用过程中发现，弧形梁在搭接区的摩擦力很难保证。由于摩擦力的大小与弧形梁搭接区承受的正应力大小成正比，而弧形梁搭接区承受的正应力等于卡缆输出的预紧力，同时摩擦力的大小还与弧形梁搭接区接触面间的摩擦系数密切相关。常规的U型钢可缩性支架的弧形梁内、外表面都是平滑表面，理论上弧形梁搭接区接触面间的摩擦系数的恒定的，但实际情况是，由于受到井下恶劣环境的影响，弧形梁内、外表面在阴暗潮湿的环境中极易生锈，一旦生锈，弧形梁搭接区接触面间的摩擦系数将逐渐增大，当冲击地压超过U型钢可缩性支架所能承受的极限载荷时，且弧形梁间仍未发生相对错动进行让位，此时U型钢可缩性支架将会出现整体扭曲变形，从而导致U型钢可缩性支架的支护失效，这将严重影响煤矿的安全生产。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，通过在弧形梁之间设置增阻吸能结构，用以增大弧形梁之间的冲击阻力，在冲击载荷作用下，增阻吸能结构的剪切吸能齿进行剪切破坏，实现对冲击能的吸收，保证了U型钢可缩性支架的支护有效性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，包括若干弧形梁，若干所述弧形梁相互搭接构成拱形或封闭环形，且每相邻两弧形梁之间均通过卡缆固定连接，所述弧形梁分为外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁，其特点是：在所述外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁之间设置有增阻吸能结构。

所述增阻吸能结构设置为若干剪切吸能齿，所述剪切吸能齿分别设置在外搭侧弧形梁的内表面及内搭侧弧形梁的外表面。

所述外搭侧弧形梁的剪切吸能齿均布设置于外搭侧弧形梁中部内表面，外搭侧弧形梁端部内表面设为平滑表面；所述内搭侧弧形梁的剪切吸能齿均布设置于内搭侧弧形梁中部外表面，内搭侧弧形梁端部外表面设为平滑表面；所述外搭侧弧形梁的端部内表面搭接于内搭侧弧形梁端部外表面，外搭侧弧形梁中部内表面的最外端剪切吸能齿与内搭侧弧形梁端部相接触，内搭侧弧形梁中部外表面的最外端剪切吸能齿与外搭侧弧形梁端部相接触。

在所述外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁之间设置有导向结构。

所述导向结构包括导轨和导向槽，所述导轨、导向槽分别设置于外搭侧弧形梁、内搭侧弧形梁的U型臂上，且导轨位于导向槽内。

所述卡缆包括上卡块、下卡块、螺栓及螺母，所述上卡块与下卡块之间通过螺栓及螺母相连接，所述外搭侧弧形梁和内搭侧弧形梁位于上卡块与下卡块之间，在上卡块与下卡块之间的螺栓上套装有定力限位块，所述卡缆通过定力限位块实现预紧力的定力输出。

本发明的有益效果：

本发明与现有的U型钢可缩性支架相比，通过在弧形梁之间设置增阻吸能结构，用以增大弧形梁之间的冲击阻力，在冲击载荷作用下，增阻吸能结构的剪切吸能齿进行剪切破坏，实现对冲击能的吸收，保证了U型钢可缩性支架的支护有效性；本发明在卡缆中增加了定力限位块，使卡缆通过定力限位块实现预紧力的定力输出，避免出现预紧力不稳定的情况。

附图说明

图1为本发明的具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架(搭接区)结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图1中B-B剖视图；

图4为图1中C-C剖视图；

图中，1—卡缆，2—剪切吸能齿，3—外搭侧弧形梁，4—内搭侧弧形梁，5—导轨，6—导向槽，7—上卡块，8—下卡块，9—螺栓，10—螺母，11—定力限位块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～4所示，一种具有增阻吸能功效的U型钢可缩性支架，包括若干弧形梁，若干所述弧形梁相互搭接构成拱形或封闭环形，且每相邻两弧形梁之间均通过卡缆1固定连接，所述弧形梁分为外搭侧弧形梁3和内搭侧弧形梁4，在所述外搭侧弧形梁3和内搭侧弧形梁4之间设置有增阻吸能结构。