[发明专利]一种用于液压支架抗冲击地压的缓冲系统及其应用

说明书

本发明涉及一种用于液压支架抗冲击地压的缓冲系统及其应用，包括立柱，立柱包括依次连接的活柱、中部油缸、底部油缸和抗冲击缓冲器，抗冲击缓冲器上设置有相连接的压力传感器和控制器，控制器还与抗冲击缓冲器内的磁流变线圈电连接；通过压力传感器采集压力信息，由控制器实时调节及通断磁流变线圈的电流，使抗冲击缓冲器辅助缓冲立柱受到的冲击地压。本发明抗冲击地压的缓冲系统可以方便地集成到现有液压支架结构上，方便安装与现有液压支架配套使用。改变了传统依靠大流量安全阀泄压的单一方式，采用该缓冲系统后能够有效保护立柱的缓冲泄压过程，同时提升液压支架抗冲击地压时的可靠性，保障液压支架安全有效地工作。

技术领域

本发明涉及一种用于液压支架抗冲击地压的缓冲系统及其应用，属于矿井支护技术领域。

背景技术

随着煤炭资源开采深度和开采强度的增加，矿井冲击地压等动力灾害日益加剧，严重地威胁着煤矿开采的安全。冲击地压是指井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。

统计分析表明，各种类型的矿井都有冲击地压发生的报告，各类煤层都发生过冲击现象，地质构造从简单到复杂，煤层从薄到特厚，倾角从水平到急倾斜，砾岩、砂岩、灰岩、油母页岩顶板都发生过冲击地压。煤矿冲击地压不仅危害程度大，影响面广，而且是诱发其它煤矿重大事故的根源。冲击地压的发生可能诱发瓦斯异常涌出、瓦斯爆炸等重特大灾害。

为应对冲击地压严重影响煤矿安全生产的问题，技术人员提出的许多方案大致可以分为主动式和被动式两种：

主动式方案采用对顶板进行预先处理的措施，使其发生可控的自然垮落，防止煤矿正常生产时顶板突然垮落产生的冲击对设备和作业人员造成损害。针对工作面顶板破碎有发生垮落危险的区域往往采用主动式方案。

由于冲击地压发生的不确定性，主动式方法不能完全控制冲击地压的发生。因此对于顶板状况良好，不易发现冲击地压倾向的工作面，往往采用被动式方案。被动式方法主要是采用液压支架等支护设备的泄压缓冲来减小冲击地压损害。针对被动式方法中的液压支架支护而言，目前的主要解决方法：

(1)目前矿用液压支架普遍采用在立柱内部加装大流量安全阀来解决冲击问题，依靠大流量安全阀在超过设定压力后卸荷的方式防止冲击地压对支架及立柱结构造成破坏；(2)专利(CN105134260B)提出利用涨缸增容的思路来解决冲击问题，增容缓冲强力抗冲击双伸缩立柱分为空气室增容强力抗冲击双伸缩立柱和涨筒增容强力抗冲击双伸缩立柱，其中空气室增容双伸缩立柱是在活柱内部设置空室气液压杆装置，利用立柱受冲击后中缸压力增大压缩活柱内部的空气室来实现缓冲；涨筒增容双伸缩立柱是在活柱内部设置涨筒结构，通过涨筒的弹性变形来实现缓冲。(3)煤矿用高速吸能防冲让位液压支架(专利号CN201110363855.7)主要是在液压支架立柱底部加装吸能防冲击结构(多空泡沫铝、聚氨酯类材料、橡胶材料等)来吸收冲击能量实现缓冲。

以上方法仍存在以下问题尚未解决：

1、支架无法根据冲击地压的来压烈度和强度来进行主动调节和应对。

2、在立柱本体加装缓冲结构对原有的支架及立柱结构造成了影响，增加了制造工艺复杂性和生产成本；

3、冲击地压发生时往往产生巨大的冲击压力，对于在立柱内部加装大流量安全阀的方式而言，大流量安全阀需要释放大量油液来卸载掉这部分冲击压力。由于冲击地压作用时间很短，冲击地压过程持续时间在几秒到几十秒，但冲击载荷最大时仅持续几毫秒到几十毫秒，往往导致冲击地压从发生到结束的过程中大流量安全阀无法及时响应，因此造成立柱弯曲、断裂、爆缸等问题的出现，严重影响了生产安全。

因此本发明提出的一种用于液压支架抗冲击地压的缓冲系统(以下简称液压支架抗冲击系统)就着重解决冲击地压发生时峰值压力过高的及时缓冲卸荷和根据来压主动调节缓冲阻尼的问题。本方法可以有效解决此类抗冲击问题，提高立柱响应的速度和实效性，同时方便应用和更换。