[发明专利]一种冲击巷道多孔钢层叠增阻变形吸能装置及方法

权利要求书

1.一种冲击巷道多孔钢层叠增阻变形吸能装置，其特征在于，所述吸能装置包括：

锚杆，用于冲击巷道；

闭孔套筒，用于提供锚杆穿设空间和增阻压密吸能；

多孔台型托盘，由所述多孔钢制成，用于承载闭孔套筒和增阻压密吸能；

若干碟式缓冲环，所述若干碟式缓冲环设置在闭孔套筒内，用于阻碍锚杆在冲击巷道方向的轴向拉力，所述闭孔套筒和多孔台型托盘均由多孔钢制成，所述多孔钢包括钢体和若干独立球形胞孔，所述若干独立球形胞孔位于钢体内，独立球形胞孔之间由壁膜隔开，独立球形胞孔之间互不连通，所述独立球形胞孔的直径为0.1mm～1mm之间，闭孔套筒和多孔台型托盘中胞孔体积占比为15％-20％，且任意两个球形胞孔之间独立分布，所述钢体由碳素钢制成，所述若干碟式缓冲环垂直于锚杆设置在闭孔套筒内，所述碟式缓冲环在竖直方向上叠加平行设置，每个碟式缓冲环均包括碟底和碟边，所述碟边设置在碟底周侧，所述碟边与闭孔套筒通过浇筑固定连接，碟底与锚杆固定连接，所述碟底和碟边相交处形成碟面角α，该角度为30°-60°。

2.根据权利要求1所述的吸能装置，其特征在于，所述闭孔套筒为具有一腔体的钢性骨架，所述钢性骨架周侧为封闭状态，所述钢性骨架上下两侧均设有通孔，所述通孔处设置有螺纹，所述锚杆与闭孔套筒在通孔处通过螺纹连接，所述若干碟式缓冲环设置在腔体内。

3.根据权利要求2所述的吸能装置，其特征在于，所述钢性骨架的结构包括但不限于圆柱和直棱柱。

4.根据权利要求1所述的吸能装置，其特征在于，所述吸能装置还包括金属垫圈和锁具，所述多孔台型托盘为台体，所述台体一端连接闭孔套筒，另一端通过金属垫圈连接锁具，所述锚杆依次穿过闭孔套筒、多孔台型托盘、金属垫圈和锁具，并同时通过螺纹连接闭孔套筒和锁具。

5.一种冲击巷道多孔钢层叠增阻变形吸能方法，基于上述权利要求1-4之一所述的吸能装置，其特征在于，所述增阻变形吸能方法包括以下步骤：

S1：闭孔套筒与碟式缓冲环由碳素钢模具浇筑嵌固为组合体，并同时设有锚杆通孔，分别与锚杆螺纹连接为连接整体；

S2：锚杆整体锚固进入巷道围岩，尾部分别加设多孔台型托盘和金属垫圈，最后锁具与锚杆螺纹连接，压紧；

S3：巷道围岩发生冲击变形时，多孔钢主体内部独立球形胞孔之间有较厚的壁膜隔开，互不连通，有较高的比强度，闭合压密过程吸收冲击能量；

S4：锚杆所受拉力增加，当锚杆受力超过碟式缓冲环的极限荷载，缓冲面向锚杆尾部方向发生凸形变形，因碟面角α对闭孔套筒的钢性骨架施以横向压力，使其向外发生微小膨胀，形成层叠增阻结构；

S5：多孔台型托盘内部胞孔压密吸能，受力均匀，周边不翘起失效。

6.根据权利要求5所述的增阻变形吸能方法，其特征在于，所述方法最多可承载180kN。