一种隧道施工液压支柱安全防护装置

本技术涉及液压支柱防护，特别涉及一种隧道施工液压支柱安全防护装置。

背景技术：

1、在山岭隧道、城市地铁隧道等地下工程施工中，液压支柱是临时支护体系的核心构件，主要用于支撑隧道顶面围岩，抵御围岩压力，防范顶面掉块、冒顶等安全事故，保障洞内施工人员与设备安全。目前，隧道掘进普遍采用钻爆法施工，由于隧道施工环境较差，液压支柱长时间处于隧道内部，因此，需要对液压支柱进行安全防护，以提升液压支柱使用期间的稳定性和使用寿命。

2、现有技术中，传统的液压支柱安装防护结构功能单一，通常在液压支柱外周套设一层防护罩壳，仅能实现简单的局部遮挡或全部遮挡，大多缺少分级缓冲与卸力功能，抗冲击能力弱，由于隧道内进行爆破瞬间，会产生高速飞石与定向高速气流，这些飞石撞击、高速气流产生的冲击力会刚性传递至液压支柱本体，液压支柱承受瞬时撞击和冲击动载荷时，易出现液压支柱的缸体、内部密封件、阀件等结构的损坏；并且仅依靠液压支柱自身结构与简易防护罩壳难以抵抗倾覆力矩，受到撞击和冲击力的影响，液压支柱容易出现倾斜、倾倒现象，导致安全风险急剧升高。因此，我们提出一种隧道施工液压支柱安全防护装置用于解决上述问题。

3、通过现有技术检索，存在以下已知的技术方案：

4、现有技术1：授权公告号cn219241953u公开的一种液压支柱外置防护装置，包括底板以及设置于底板的顶部具有保护功能的防护机构，所述底板的顶部设置有液压支柱本体，且液压支柱本体的底部外壁与底板的顶部外壁相贴合，所述液压支柱本体的顶部外壁设置有活柱，且活柱的圆周外壁两端均安装有三用阀。

5、现有技术2：授权公告号cn216841733u公开的一种安全启动的单体液压支柱，包括单体液压支柱，所述单体液压支柱的底部固定连接有底座，所述单体液压支柱的表面设置有防护机构，所述单体液压支柱的顶部设置有支撑机构，所述防护机构包括限位外壳。

6、现有技术3：授权公告号cn115773139b公开的一种矿用单体液压支柱防护装置，包括：支撑组件、监测组件和加强组件，其中，支撑组件设置在液压支柱上，支撑组件，用于将监测组件压紧在横梁上，横梁用于对矿层进行支撑；监测组件设置于支撑组件上。

7、上述现有技术均不具备对爆破瞬间产生的飞石撞击与高速气流冲击分级缓冲与卸力的功能，难以抵抗倾覆力矩。

8、通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性，并且以上现有技术的相互组合没有破坏本发明的创造性。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种隧道施工液压支柱安全防护装置，具有能够有效抵御隧道爆破产生的地面震动、顶面围岩震动、高速飞石撞击和高速气流冲击，大幅提升对液压支柱的防护效果，增强液压支柱的稳定性和使用寿命的效果。

2、本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种隧道施工液压支柱安全防护装置，包括底座、缓冲组件、遮挡防护机构、下抵接增稳组件和上抵接增稳组件；所述底座的顶部设置有液压支柱，液压支柱的伸缩端固定安装有顶盖；缓冲组件设置在顶盖的顶部，用于阻隔隧道内爆破施工产生的震动力直接传递至液压支柱；遮挡防护机构位于液压支柱的一侧，用于阻挡隧道内爆破施工产生的飞石，以及缓冲隧道内爆破施工产生的气流冲击力，遮挡防护机构包括旋转驱动组件、支撑卸力组件、遮挡组件和支撑加固组件；旋转驱动组件设置在液压支柱上；支撑卸力组件设置在旋转驱动组件上；遮挡组件设置在支撑卸力组件上，旋转驱动组件用于控制支撑卸力组件和遮挡组件水平旋转；支撑加固组件设置在缓冲组件上，用于对遮挡组件进行支撑加固；下抵接增稳组件设置在支撑卸力组件上；上抵接增稳组件设置在支撑加固组件上。

3、可选地，所述底座包括不锈钢顶板层、中间隔震板层和耐磨防滑板层；液压支柱的底部通过螺栓与不锈钢顶板层固定连接；中间隔震板层固定连接在不锈钢顶板层的底部；耐磨防滑板层固定连接在中间隔震板层的底部。

4、可选地，所述缓冲组件包括压力传感器、承载底盘、多个竖柱、承载顶盘、多个弹簧一、多个限位块一和多个阻尼环一；压力传感器固定连接在顶盖的顶部；承载底盘固定连接在压力传感器的顶部，承载底盘的顶部开设有多个呈等间距环形分布的圆孔一；多个竖柱的底端分别贯穿对应的圆孔一；承载顶盘固定安装在多个竖柱的顶端；多个弹簧一的底端均与承载底盘的顶部固定连接，多个弹簧一的顶端均与承载顶盘的底部固定连接，多个弹簧一分别套设在对应的竖柱上；多个限位块一分别固定安装在对应的竖柱的底端；多个阻尼环一分别固定安装在对应的圆孔一内，多个竖柱分别与对应的阻尼环一的内环壁阻尼滑动配合。

5、可选地，所述旋转驱动组件包括轴承一、旋转环一、外齿圈、伺服电机和齿轮；轴承一套设在液压支柱上，轴承一的内圈与液压支柱的外侧壁固定连接；旋转环一套设在轴承一上，旋转环一的内环壁与轴承一的外圈固定连接；外齿圈套设在旋转环一上，外齿圈的内圈与旋转环一的外环壁固定连接；伺服电机固定安装在底座的顶部；齿轮固定安装在伺服电机的输出轴端，齿轮与外齿圈相啮合。

6、可选地，所述支撑卸力组件包括l型支架、两个横柱一、两个弹簧二、两个限位块二和两个阻尼环二；l型支架固定安装在旋转环一的外侧壁上并位于外齿圈的上方，l型支架的一侧开设有两个圆孔二；两个横柱一分别贯穿对应的圆孔二；两个弹簧二的一端均与l型支架远离液压支柱的一侧固定连接，两个弹簧二分别套设在对应的横柱一上；两个限位块二分别固定安装在对应的横柱一靠近液压支柱的一端；两个阻尼环二分别固定安装在对应的圆孔二内，两个横柱一分别与对应的阻尼环二的内环壁阻尼滑动配合。

7、可选地，所述遮挡组件包括下弧形挡板和上弧形挡板；下弧形挡板固定安装在两个横柱一远离液压支柱的一端，两个弹簧二的另一端均与下弧形挡板固定连接，下弧形挡板的顶部开设有收纳槽；上弧形挡板滑动安装在收纳槽内，上弧形挡板的顶部延伸至收纳槽外，上弧形挡板的一侧开设有圆孔三。

8、可选地，所述支撑加固组件包括轴承二、旋转环二、u型板、导向横杆、弹簧三、阻尼环三、竖梁、横柱二、弹簧四、限位块三和阻尼环四；轴承二套设在承载顶盘上，轴承二的内圈与承载顶盘的外侧壁固定连接；旋转环二套设在轴承二上，旋转环二的内环壁与轴承二的外圈固定连接；u型板固定安装在旋转环二的外环壁上，上弧形挡板的顶部位于u型板内，u型板的顶部开设有矩形孔；导向横杆固定安装在u型板内，导向横杆贯穿圆孔三；弹簧三的一端与u型板靠近旋转环二的一侧内壁固定连接，弹簧三的另一端与上弧形挡板固定连接；阻尼环三固定安装在圆孔三内，导向横杆与阻尼环三的内环壁阻尼滑动配合；竖梁固定安装在旋转环二的底部，竖梁的一侧开设有圆孔四；横柱二贯穿圆孔四，横柱二的一端与上弧形挡板固定连接；弹簧四的一端与竖梁固定连接，弹簧四的另一端与上弧形挡板固定连接，弹簧四套设在横柱二上；限位块三固定安装在横柱二的另一端；阻尼环四固定安装在圆孔四内，横柱二与阻尼环四的内环壁阻尼滑动配合。

9、可选地，所述底座的顶部固定安装有l型遮挡罩，伺服电机和齿轮均位于l型遮挡罩内。

10、可选地，所述下抵接增稳组件包括l型板、销轴一、推板一、弹性橡胶板一和两个扭簧一；l型板固定安装在l型支架的底部并位于底座和下弧形挡板之间，l型板靠近下弧形挡板的一侧开设有安装孔；销轴一固定安装在安装孔内；推板一转动套设在销轴一上并呈倾斜设置，推板一的一侧与下弧形挡板相抵接；弹性橡胶板一固定安装在推板一的另一侧，弹性橡胶板一与推板一垂直，弹性橡胶板一的最底部高于底座的最底部；两个扭簧一相互远离的一端分别与安装孔的两侧内壁固定连接，两个扭簧一相互靠近的一端分别与推板一的两侧固定连接，两个扭簧一均套设在销轴一上。

11、可选地，所述上抵接增稳组件包括销轴二、推板二、弹性橡胶板二和两个扭簧二；销轴二固定安装在矩形孔内；推板二转动套设在销轴二上并呈倾斜设置，推板二的一侧与上弧形挡板相抵接；弹性橡胶板二固定安装在推板二的另一侧，弹性橡胶板二与推板二垂直，推板二的最顶部低于承载顶盘的最顶部；两个扭簧二相互远离的一端分别与矩形孔的两侧内壁固定连接，两个扭簧二相互靠近的一端分别与推板二的两侧固定连接，两个扭簧二均套设在销轴二上。

12、本技术包括以下至少一种有益技术效果：

13、1、本技术设计不锈钢顶板层、中间隔震板层和耐磨防滑板层组成的底座，可有效阻断地面震动向上传递，同时保证该装置整体不移位，为其上部的液压支柱、缓冲组件、遮挡防护机构、下抵接增稳组件和上抵接增稳组件提供稳定支撑；设计缓冲组件，既能削弱隧道顶面的震动向下传递至液压支柱，又可实时监测支护压力，配合底座的协同作用，兼具安全监测与有效减震的双重作用。

14、2、本技术设计旋转驱动组件，可实现遮挡组件的水平旋转调节，可根据爆破作业面推进需求，改变对液压支柱的遮挡方位，将遮挡组件调整至朝向爆破的方向，保证防护有效性，避免液压支柱受到飞石撞击和气流冲击而损坏。

15、3、本技术设计支撑卸力组件，一方面，可稳定支撑遮挡组件，对液压支柱进行遮挡防护，另一方面，可确保遮挡组件承受的飞石、气流载荷不会直接硬传给液压支柱，可经弹性、阻尼逐级消解，大幅降低支柱侧向受力，有效避免液压支柱发生歪斜、倒塌现象。

16、4、本技术设计遮挡组件，能够对液压支柱进行有效的遮挡防护，可直接拦截高速飞石，削弱正面气流冲击力，利用下弧形挡板和上弧形挡板的弧形曲面结构抵挡爆破飞石与高速气流，弧形曲面可分流气流、分散撞击点，抗冲击、抗气流风载能力更强，而且适配不同规格的液压支柱。

17、5、本技术设计支撑加固组件，能够大幅提升上弧形挡板和下弧形挡板的稳定性，并可进一步吸收飞石撞击力、水平气流冲击力，有效吸收残余冲击与气流载荷，进一步提升对液压支柱的防护效果。

18、6、本技术设计下抵接增稳组件和上抵接增稳组件，能够分别形成临时下部支撑点和临时上部支撑点，可有效抵消倾覆力矩，尤其在爆破产生的震动、气流冲击力比较强大等极限冲击工况下，对下弧形挡板、上弧形挡板及液压支柱形成上下双向约束，抵御强气流冲击、大块飞石冲击，进一步提升对液压支柱的防护效果，增强液压支柱的稳定性。