一種填砂式采礦支柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬礦山技術(shù)領(lǐng)域
【背景技術(shù)】
[0002] 地下礦山傳統(tǒng)的木支柱正逐步淘汰，代之而起的主要是液壓支柱；但液壓支柱有 三個(gè)缺點(diǎn)：一是整套液壓系統(tǒng)繁瑣復(fù)雜，中小礦山使用不方便；二是液壓部件要求高精度 加工，制作成本高；三是液壓支柱的承載能力較小；本發(fā)明的目的是：以砂介質(zhì)取代液體介 質(zhì)，從而省略液壓系統(tǒng)、降低制作成本；并根據(jù)下述原理大幅度提高支柱的承載能力：液體 介質(zhì)的摩擦角接近為零，介質(zhì)中的側(cè)向壓力等于軸向壓力；砂介質(zhì)在高應(yīng)力下的摩擦角供 一般不小于35°，其側(cè)壓系數(shù)k=銓2(45-f)?(XZ71;即是：砂介質(zhì)中的軸向壓力是側(cè)向 壓力的?& 69倍；作為承受內(nèi)壓的支柱鋼管的承壓能力，除材料自身強(qiáng)度外，僅由 內(nèi)部介質(zhì)的側(cè)向壓力決定，而以充填介質(zhì)為承載體的鋼管支柱的承載能力則取決于介質(zhì)的 軸向壓力；因此，對于相同規(guī)格的介質(zhì)充填式鋼管支柱，充填砂介質(zhì)工況的承載能力是充填 液體介質(zhì)工況承載能力的3. 69倍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 填砂支柱的構(gòu)造：填砂支柱由上托板、下托板、頂座、底座、砂缸、調(diào)節(jié)柱、承載螺 拴、調(diào)節(jié)螺桿和砂介質(zhì)共九部分組件構(gòu)成，分述如下：
[0004] 上托板組件：由支板1和防滑條3焊接組成，支板帶有槽孔2 ;
[0005] 下托板組件：與上托板構(gòu)造相同，尺寸可有差異；
[0006] 頂座組件：由承載板8、套筒9、補(bǔ)強(qiáng)板10、活塞筒11和掛環(huán)板13焊接組成，活塞 筒11用厚壁鋼管，底端封閉，截面承壓能力與支柱適應(yīng)；
[0007] 底座組件：由承載板8、套筒9、補(bǔ)強(qiáng)板10、筒座20和耳片21焊接組成，其中的承 載板、套筒、補(bǔ)強(qiáng)板三個(gè)部件與頂座組件的相應(yīng)部件基本相同，尺寸略有差異；
[0008] 砂缸組件：由砂缸管18、上下法蘭盤15、砂螺孔16焊接組成，附帶砂螺栓17用于 封閉砂螺孔16,其中的砂缸管18是承壓鋼管，與活塞筒11做成固定等長度一一約80公分， 活塞筒11插入砂缸管18的長度應(yīng)不小于30公分；砂螺孔16用于補(bǔ)充填砂，適用螺旋送料 裝置裝填；
[0009] 調(diào)節(jié)柱組件：由柱管19、上法蘭盤15、砂螺孔16和耳片21焊接組成，附帶砂螺栓 17用于封閉砂螺孔16 ;其中的柱管19與砂缸管18規(guī)格相同，柱管的底端封閉；使用時(shí)柱管 19與砂缸管18用法蘭盤15和普通螺栓連接，柱管19又經(jīng)耳片21用普通螺栓與筒座20連 接；由于活塞筒11與砂缸管18之間有約40公分調(diào)節(jié)長度，上下承載螺拴有約30公分調(diào)節(jié) 長度，因此，柱管19宜制作作成以60公分為模數(shù)的不同長度規(guī)格，以適應(yīng)不同支護(hù)高度需 求；此處的砂螺孔16用于卸砂，適用螺旋卸料裝置；
[0010] 承載螺栓組件：由承壓螺桿5、施壓螺母6和調(diào)節(jié)螺母7組成；承壓螺桿5的一端 制作有矩形榫頭和銷孔4,使用時(shí)承壓螺桿5穿插于套筒9中定位，承壓螺桿5的矩形榫頭 穿插于上托板和下托板的槽孔2中，通過銷孔和銷釘連接；
[0011] 調(diào)節(jié)螺桿組件：由絲桿12和掛環(huán)螺栓14組成，絲桿12的一端帶有圓孔掛環(huán)，掛環(huán) 螺栓14穿連絲桿12的掛環(huán)，鉸接于掛環(huán)板13的預(yù)留孔，即與頂座組件連接為一體；絲桿12 的另一端穿插于砂缸組件上法蘭盤15中，用螺母調(diào)節(jié)絲桿12的上升和下降，從而帶動(dòng)頂 座組件升降；
[0012] 砂介質(zhì)22是用高強(qiáng)度石料磨制的砂子，中細(xì)粒級，要求級配好，密實(shí)度大；為改善 其流動(dòng)性，可加入少量微粒鋼珠；
[0013] 填砂支柱的使用方法是：下托板通過承載螺栓與底座連接，調(diào)節(jié)柱和砂缸利用法 蘭盤連接，調(diào)節(jié)柱插入底座并利用耳片連接；裝填砂介質(zhì)，振動(dòng)使密實(shí)；裝填至適宜高度 后，將活塞筒插入砂缸管中；連接調(diào)節(jié)螺桿，旋轉(zhuǎn)螺母令頂座下降，對砂介質(zhì)施加預(yù)應(yīng)力，再 振動(dòng)，增加砂介質(zhì)密實(shí)度；發(fā)現(xiàn)裝填量不當(dāng)時(shí)，利用砂螺孔補(bǔ)充或卸除部分砂介質(zhì)；利用承 載螺栓將上托板連接于支柱頂部；調(diào)節(jié)承載螺栓，繼續(xù)振動(dòng)砂介質(zhì)，使上托板和下托板對巖 壁壓緊；若該填砂支柱用于建筑施工，調(diào)節(jié)螺桿施加的預(yù)應(yīng)力要與設(shè)計(jì)承載力適應(yīng)，承載螺 栓僅用于調(diào)節(jié)高度。
[0014] 說明書【附圖說明】：
[0015]說明書附圖一一圖1是填砂支柱的構(gòu)造圖，圖中標(biāo)注符號的意義是：
[0016] 1-支板， 2-槽孔， 3-防滑條， 4-矩形榫頭與銷孔，
[0017] 5-承壓螺桿，6-施壓螺母，7-調(diào)節(jié)螺母，8-承載板，
[0018] 9-套筒， 10-加強(qiáng)板， 11-活塞筒， 12-絲桿，
[0019] 13-掛環(huán)板， 14-掛環(huán)螺栓，15-法蘭盤， 16-砂螺孔，
[0020] 17-砂螺栓， 18-砂缸管， 19-柱管， 20-筒座，
[0021] 21-耳片， 22--砂介質(zhì)，其余普通螺栓不標(biāo)注。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種填砂式采礦支柱，其基本做法是： 用砂介質(zhì)取代傳統(tǒng)液壓支柱的液體介質(zhì)，用螺桿施壓實(shí)現(xiàn)對巖壁或其他支護(hù)體的支 撐，從而省略液壓系統(tǒng)、簡化制作和使用工藝，同時(shí)，由于砂介質(zhì)的物理特性，能大幅度提高 支柱的承載能力。
【專利摘要】一種填砂式采礦支柱。它的基本做法是：用砂介質(zhì)取代傳統(tǒng)液壓支柱的液體介質(zhì)，用螺桿施壓實(shí)現(xiàn)對巖壁或其他支護(hù)體的支撐，從而省略液壓系統(tǒng)、簡化制作和使用工藝，同時(shí)，大幅度提高支柱的承載能力；提高支柱承載能力的技術(shù)原理是：砂介質(zhì)有流動(dòng)性和相當(dāng)?shù)目箟簭?qiáng)度，作為承載介質(zhì)時(shí)，按35°摩擦角計(jì)算，其側(cè)壓系數(shù)即：砂介質(zhì)中的軸向壓力是側(cè)向壓力的 倍；因此，使用相同規(guī)格的支柱鋼管，充填砂介質(zhì)工況的承載能力是充填液體介質(zhì)工況承載能力的3.69倍。
【IPC分類】E21D15-02
【公開號】CN104594924
【申請?zhí)枴緾N201410662922
【發(fā)明人】劉照朗
【申請人】廣東安元礦業(yè)勘察設(shè)計(jì)有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年11月13日