一种球形胞孔梯状变形矿压控制器及方法

【技术领域】

本发明涉及涉及矿用安全支护技术领域，尤其涉及一种球形胞孔梯状变形矿压控制器及方法。

【背景技术】

采矿工程中，地震、矿震或坚硬顶板断裂沉降等产生的冲击波，引起采空区围岩体破碎和支护整体失稳破坏，使巷道或工作面的支护体瞬间承受巨大的冲击荷载作用，导致大量的支护体变形、折损、垮塌，从而造成支护设备损坏、工作人员伤亡等事故。而目前针对提升支护设备在高速冲击荷载作用下的缓冲吸能问题仍没有得到很好的解决，致使冲击地压频发。

国内矿用支架等设备大都让位位移小，防冲击性能差，存在受冲击后泄压不及时等问题，从而导致支护体突发性失稳破坏。

多孔结构具有高比强度、高比刚度和较高的能量吸收能力等优越特性；且碟式缓冲面具有“分层耗散”机理。多孔刚性材料骨架及内嵌三层碟式缓冲面的整体结构对冲击荷载有效降低并大幅吸收能量，避免安全事故发生。

因此，有必要研究一种球形胞孔梯状变形矿压控制器及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种球形胞孔梯状变形矿压控制器及方法，强度高，抗冲击性能好，有效降低冲击荷载，大幅吸收能量，达到缓冲支护矿山巷道的作用。

一方面，本发明提供一种球形胞孔梯状变形矿压控制器，所述矿压控制器包括：上部多孔套筒、下部多孔缸筒和若干碟式缓冲面，所述下部多孔缸筒为H形骨架，所述H形骨架上设有第一凹槽和第二凹槽，所述上部多孔套筒设置在第一凹槽内，所述若干碟式缓冲面设置在第二凹槽内。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，每个所述碟式缓冲面均包括碟边、碟底和碟扣，所述碟边一侧连接碟底周侧，另一侧通过碟扣固定连接第二凹槽处的H形骨架。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述矿压控制器还包括第一螺栓和第一卡销，所述第一卡销一端抵置于上部多孔套筒外部，另一端穿过第一凹槽处的H形骨架与所述第一螺栓连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述矿压控制器还包括刚性底盖，所述刚性底盖设置在H形骨架在第二凹槽处的开口，所述刚性底盖与所述下部多孔缸筒的内壁通过螺纹连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述矿压控制器还包括第二螺栓和第二卡销，所述第二卡销一端抵置于刚性底盖外部，另一端穿过第二凹槽处的H形骨架与所述第二螺栓连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述上部多孔套筒外径等于下部多孔缸筒的内径。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，下部多孔缸筒的截面为“H”形。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述上部多孔套筒和下部多孔缸筒均由刚性骨架和若干球形胞孔组成，任意两个球形胞孔之间独立分布，形貌规则。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种球形胞孔梯状变形矿压控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

S1：上部多孔套筒嵌于下部多孔缸筒的“H”形上部，外径与内径完美嵌合，构成多孔刚性材料骨架；

S2：碟式缓冲面嵌于下部多孔缸筒的“H”形下部，通过碟扣与下部多孔缸筒连接构成整体；

S3：刚性底盖置于下部多孔缸筒底部并通过螺纹连接，下部多孔缸筒上下均装设卡销和螺栓，控制器进行箍紧；

S4：控制器受压时，多孔刚性材料骨架承担主要承载力，屈服强度高；内部胞孔受到外界荷载弯曲变形，扩展至坍塌过程吸收能量；

S5：下部多孔缸筒受压变形，因碟扣连接碟式缓冲面相互约束，产生阻力，协调碟形面自身变形吸收冲击能量，层层吸收，逐层耗散。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1、本发明所用多孔结构具有高比强度、高比刚度和较高的能量吸收能力等优越特性；碟式缓冲面具有“分层耗散”机理；

2、多孔刚性材料骨架及内嵌三层碟式缓冲面的整体结构对冲击荷载有效降低并大幅吸收能量，避免安全事故发生；

3、多孔刚性材料骨架承担主要承载力，屈服强度高；内部胞孔独立分布，形貌规则，不易出现局部应力集中而导致屈服变形，屈服强度高；外界荷载作用下弯曲变形，扩展至坍塌过程吸收能量；

4、三层碟式缓冲面与下部多孔缸筒相互约束，产生阻力，碟形面协调自身变形吸收冲击能量，层层吸收，逐层耗散。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的矿压控制器结构图；

图2是本发明一个实施例提供的碟式缓冲面结构图。

其中，图中：1-上部多孔套筒、2-螺栓、3-卡销、4-下部多孔缸筒、5-刚性底盖、6-碟式缓冲面、62-碟边、61-碟底、7-碟扣、8-球形胞孔。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本发明提供如图1所示，一种球形胞孔梯状变形矿压控制器，所述控制器包括：上部多孔套筒1、螺栓2、卡销3、下部多孔缸筒4、刚性底盖5、碟式缓冲面6、碟扣7、球形胞孔8。

每个所述碟式缓冲面均包括碟边62、碟底61和碟扣7，所述碟边62一侧连接碟底61周侧，另一侧通过碟扣7固定连接第二凹槽处的H形骨架。

所述下部多孔缸筒4为截面“H”形刚性缸筒，由刚性骨架和球形胞孔8构成，碟式缓冲面6通过碟扣与下部多孔钢筒层层连接为连接整体；所述刚性底盖5与下部多孔缸筒内部螺纹连接，并在下部多孔缸筒外部下装设卡销和螺栓，对底盖及缸筒进行箍紧；所述上部多孔套筒1由刚性骨架和球形胞孔8构成，置于截面为“H”形的下部多孔缸筒4的上部分，并在下部多孔缸筒外部上装设卡销和螺栓，对套筒及缸筒进行箍紧。

上部多孔套筒1外径等于下部多孔缸筒4的内径，嵌于多孔缸筒内。下部多孔缸筒4截面为“H”形。上部多孔套筒1和下部多孔缸筒4均由刚性骨架和球形胞孔8组成，胞孔独立分布，形貌规则，不易出现局部应力集中而导致屈服变形，屈服强度高；压缩作用下，胞孔弯曲变形，压密吸能。

如图2所示，碟式缓冲面6和下部多孔缸筒4通过碟扣7连接，互相约束协调变形，碟形面变形吸收冲击能，层层吸收，逐步耗散。该矿用控制器为多孔刚性材料骨架及内嵌三层碟式缓冲面的整体结构。

本发明还提供一种球形胞孔梯状变形矿压控制方法，步骤如下：

a.上部多孔套筒1嵌于下部多孔缸筒4的“H”形上部，外径与内径完美嵌合，构成多孔刚性材料骨架。

b.三层碟式缓冲面6嵌于下部多孔缸筒4的“H”形下部，通过碟扣7与其连接构成整体。

c.刚性底盖5置于下部多孔缸筒4底部，与其螺纹连接；下部多孔缸筒4上下均装设卡销和螺栓，控制器进行箍紧。

d.控制器受压时，多孔刚性材料骨架承担主要承载力，屈服强度高；内部胞孔受到外界荷载弯曲变形，扩展至坍塌过程吸收能量。

e.下部多孔缸筒受压变形，因碟扣连接碟式缓冲面相互约束，产生阻力，协调碟形面自身变形吸收冲击能量，层层吸收，逐层耗散。

以上对本申请实施例所提供的一种球形胞孔梯状变形矿压控制器及方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。