[发明专利]一种煤层巷道两帮变形液压支护装置及其实现方法

权利要求书

1.一种煤层巷道两帮变形液压支护装置，其特征在于，它包括竖向液压支柱和横向支柱两大部分，其中：

所述的竖向液压支柱，沿巷道的轴线对称布置，它包括竖向缸体、竖向活塞杆和底座，底座设置在所述巷道的地面上，竖向缸体的一端与底座相连接，其另一端套设在竖向活塞杆上；

所述的横向支柱，包括横向缸体、横向活塞杆和让压机构；所述的横向缸体水平设置在竖向液压支柱的顶部；所述的横向活塞杆对称设置在横向缸体的两侧，且横向活塞杆的外侧端分别与巷道的两帮相抵接；所述让压机构设置在横向活塞杆的内侧端与横向缸体之间，且让压机构用于根据巷道两帮变形控制横向活塞杆向横向缸体移动产生变形量进行让压；

上述让压机构采用以下两种结构之一：

第一种结构是钢珠环结构：具体包括让压凹腔、钢珠环、挡套和高强弹簧；所述让压凹腔对称地开设在横向缸体的外侧两端，且让压凹腔的开口处设有锥形面；所述钢珠环套设在横向活塞杆的内侧端外表面，横向活塞杆的内侧端伸入到让压凹腔中；所述的挡套盖合在让压凹腔上，并与横向缸体固定连接；其中，钢珠环包括沿横向活塞杆的内侧端向外侧端方向并列设置的第一钢珠环和第二钢珠环，第一钢珠环的直径小于第二钢珠环的直径，第一钢珠环的外表面与锥形面相抵接，第二钢珠环的外表面与让压凹腔的内表面相配合；所述弹簧安置在横向缸体内部，所述高强弹簧两端与横向活塞杆端部接触，当第一钢珠环和第二钢珠环破坏，失去让压作用时，高强度弹簧可以起到二次让压保护作用；

第二种结构是圆形高强钢板结构：具体包括圆柱形让压腔、圆形高强钢板、四根高强度弹簧和缓冲让压橡胶垫圈；所述让压腔对称地开设在横向缸体的外侧两端；所述圆形高强钢板设置在让压腔内，且可以在让压腔内自由滑动；所述圆形高强钢板包括两块高强钢板，从让压腔底部往外分别称为第一圆形高强钢板和第 二圆形高强钢板；所述的四根高强度弹簧均匀设在两个高强钢板之间，要求高强度弹簧一端固定在第一圆形让压钢板上，另一端与第二圆形高强钢板之间留有距离；所述缓冲让压橡胶垫圈设置在两块高强钢板之间，缓冲让压橡胶垫圈两端顶在两块高强钢板端面上。

2.如权利要求1所述的煤层巷道两帮变形液压支护装置，其特征在于，所述的缓冲让压橡胶垫圈为柱状或哑铃形。

3.如权利要求1所述的煤层巷道两帮变形液压支护装置，其特征在于，所述竖向活塞杆的顶部经固定机构与横向缸体相连接，固定机构包括上固定卡和下固定卡，上固定卡和下固定卡通过螺栓和螺母固定连接，其中，上固定卡和下固定卡上分别开设有上凹槽和下凹槽，上凹槽和下凹槽相互围合后卡紧横向缸体的外表面，在下固定卡的底部设有固定套，下固定卡通过固定套与竖向活塞杆的顶部固定连接。

4.如权利要求3所述的煤层巷道两帮变形液压支护装置，其特征在于，所述上凹槽和下凹槽的直径均大于横向缸体的外径。

5.如权利要求1所述的煤层巷道两帮变形液压支护装置，其特征在于，所述竖向液压支柱之间还设有防倒机构；所述防倒机构包括插孔块、连杆和两个半圆形箍环，两个半圆形箍环围合卡设在竖向缸体的外表面，所述的插孔块设置在半圆形箍环的外侧，所述连杆的两端分别与相邻的两个插孔块相配合。

6.如权利要求1所述的煤层巷道两帮变形液压支护装置，其特征在于，所述横向活塞杆的外侧端经挡板与巷道的两帮相接触，所述挡板为圆形钢盘。

7.如权利要求1所述的煤层巷道两帮变形液压支护装置，其特征在于，所述横向缸体上设有压力监测报警单元和激光测距仪。

8.一种如权利要求1所述的煤层巷道两帮变形液压支护装置的实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：

第一步、在巷道掘进结束后，铺设锚网，在巷道的围岩处安装让压锚杆和让压锚索；

第二步：安装竖向液压支柱和横向支柱，并采用防倒机构加固竖向液压支柱；

第三步、当巷道两帮向中间产生变形时，分两种方式让压，

第一种方式，让压机构采取钢珠环结构，此时横向活塞杆承受巷道两帮的应力，有向非围岩侧运动的趋势，第一钢珠环随着横向缸体向非围岩侧运动，第一钢珠环与让压凹腔的锥形面相互挤压作用，使得钢珠环运动空间有限；当巷道的两帮应力继续增大时，第一钢珠环发生变形破坏，此时如果横向活塞杆继续向非围岩侧运动，第二钢珠环使横向活塞杆以恒定工作阻力向横向缸体移动，进而达到较好的让压作用，当第二钢珠环也发生变形破坏时，高强度弹簧提供二次让压；

第二种方式，让压机构采取圆形高强钢板结构时，横向活塞杆承受巷道两帮的应力，随着横向缸体向非围岩侧运动，横向活塞杆与第二高强钢板接触，第二高强钢板受到挤压作用，缓冲让压橡胶垫圈受到压缩；当巷道的两帮应力继续增大时，缓冲让压橡胶垫圈受到压缩至与高强度弹簧长度相同，所述高强度弹簧与所述缓冲让压橡胶垫圈共同以恒定工作阻力推动第一高强钢板向横向缸体移动，进而达到较好的让压作用；当两帮来压结束时，高强度弹簧和缓冲让压橡胶垫圈推动第二高强度钢板向巷道帮部运动，从而使让压机构恢复了让压作用，待下次帮部来压，再次起到让压作用；

第四步、压力监测报警单元实时监测巷道的两帮压力值，激光测距仪检测巷道的变形情况，当横向活塞杆超出最大工作阻力时，压力监测报警单元发出报警提示。