6-1支护设备解析

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我国是世界上采煤工作面最多，使用顶板支护设备数量最多的国家。由于我国的煤层赋存条件特别复杂，顶板支护设备受到了很大的限制。因而从工作面数量来看，10%的工作面可采用综采支护设备，也很少发生顶板事故，而90%的工作面使用单体支护设备，也常常发生顶板事故。

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从回采工作面从业的矿工人数看，综采支护设备工作面从业的矿工人数仅占10%，而单体支护设备工作面从业的矿工人数占有90%。从安全情况看，10%的从业矿工人数是安全或比较安全，而90%从业的矿工是不安全的或随时处于危险状况。从全国煤矿发生的伤亡事故看，因顶板发生的伤亡人数占所有伤亡人数的40～45%。因而顶板事故是我国煤矿发生事故频率最高的伤亡事故。安徽理工大学机械工程学院第三页，共29页。

在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工作人员的安全和各项作业的正常进行，必须对顶板进行支护。木支柱金属摩擦支柱单体液压支柱液压支架安徽理工大学机械工程学院第四页，共29页。

1、木支柱

木支柱作为一种古老而又简陋的支护材料，其没有初撑力，也没有恒增阻降距，支撑力也无法保证，因而随时都可能发生冒顶伤亡事故的安全隐患。由于其消耗木材量相当大，造成了各地树林的乱砍乱伐，也造成了严重的生态平衡问题。安徽理工大学机械工程学院第五页，共29页。

2、金属摩擦支柱

金属摩擦支柱是六十年代发展起来的一种简单的单体支护设备，与木支柱相比可节省大量木材，而且也可复用。但是其不能保证恒增阻降距，支撑力受温度、湿度及操作工人等不可控制的因素影响很多，顶板随时都有发生冒顶伤亡事故的可能。安徽理工大学机械工程学院第六页，共29页。

3、液压支柱

活塞式液压支柱（DZ型）是八十年发展起来的一种单体支护设备，与前两种单体支柱相比可保证恒增阻降距，支撑力也能得到控制，但是这种支柱也存在着严重的安全隐患。

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3、液压支柱

活塞式液压支柱（DZ型）是八十年发展起来的一种单体支护设备，与前两种单体支柱相比可保证恒增阻降距，支撑力也能得到控制，但是这种支柱也存在着严重的安全隐患。

安徽理工大学机械工程学院第八页，共29页。安徽理工大学机械工程学院第九页，共29页。

一、单体液压支柱

其工作特性是恒阻、初撑力力较大，支护效率高，回柱安全、使用寿命较长；适用于倾角小于25度，底板比压大于20Mpa。

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单体液压支柱具有体积小、支护可靠、使用和维护方便等优点。它既可与金属铰接顶梁配套用于普通机械化采煤工作面支护顶板和综合机械化采煤工作面支护端头，也可作单独点柱或其它临时性支护。根据供液方式的不同，单体液压支柱可分为内注式和外注式。安徽理工大学机械工程学院第十一页，共29页。内注式单体液压支柱

是在人力作用下，结构复杂，质量大，支撑升柱速慢，故使用不如外注式普遍。外注式单体液压支柱

DZ型外注式单体液压支柱的结构如下图所示，它实际上是一个单作用液压缸。安徽理工大学机械工程学院第十二页，共29页。内注式单体液压支柱工作过程分为升柱与初撑、承载、卸载降柱。安徽理工大学机械工程学院第十三页，共29页。外注式单体液压支柱

工作过程分为升柱与初撑、承载、卸载降柱。安徽理工大学机械工程学院第十四页，共29页。安徽理工大学机械工程学院第十五页，共29页。

（一）结构

1、活柱及缸体

2、复位弹簧与缸口盖复位弹簧的作用：缸口盖的作用：（1）作为一个盖子与缸体一起形成活塞杆工作腔；（2）靠其内腔中的导向环，防尘圈构成活柱的伸、缩导向装置和防尘装置；（3）在其外表面做有一个环状手持圈构成支柱的手把。

3、三用阀如下图所示，包括单向阀、安全阀和卸载阀三个阀。安徽理工大学机械工程学院第十六页，共29页。安徽理工大学机械工程学院第十七页，共29页。（二）工作原理

1、初撑增阻阶段

2、承载增阻阶段

3、承载恒阻阶段

4、卸载降柱阶段

(三）注液枪安徽理工大学机械工程学院第十八页，共29页。安徽理工大学机械工程学院第十九页，共29页。

（四）铰接顶梁滑移顶梁是一种介于单体液压支柱和液压支架之间的一种液压支护设备。最初用它来代替单体液压支柱和铰接顶梁，以减轻工人的劳动强度，提高架设效率，减少支柱丢失。后来为了简化操作，避免大量乳化液流失，将滑移支架的操作由注液枪控制改为操纵阀集中控制。安徽理工大学机械工程学院第二十页，共29页。

1、单列滑移顶梁支架其顶梁由前、后两根梁或由前、中、后三根梁组成。前后梁及中后梁之间均由弹簧钢板连接。前后梁的伸缩由装在梁体内的移架千斤顶来实现。根据需要，顶梁下面的液压支柱为1～3根，其控制方式，可用注液枪和卸载手把，也可用组合操纵阀集中控制。

2、并列滑移顶梁支架由两列平行顶梁和立柱组成。两个并列的顶梁之间有移架机构，可实现两个梁交替前移。根据需要，每组顶梁下面的立柱为2～3根。主要用组合操纵阀控制。也可用注液枪和卸载手把操纵。安徽理工大学机械工程学院第二十一页，共29页。

滑移顶梁支架的结构与主要液压元件

1、架体结构（如下图）

它主要由前顶梁、后顶梁、前梁立柱、后梁立柱、后掩护支柱、弹簧钢板、水平推移千斤顶和防护板等组成。

2、主要液压元件立柱、水平推移千斤顶、三用阀、缸口阀（注意：其中的卸载阀与三用阀中的卸载阀的差异）、双向阀安徽理工大学机械工程学院第二十二页，共29页。安徽理工大学机械工程学院第二十三页，共29页。

移架原理（如下图）1、后柱支撑，提前柱2、后柱支撑，移前梁3、后柱支撑，支撑前柱4、前柱支撑，提后柱5、前柱支撑，移后梁6、前柱支撑，支撑后柱安徽理工大学机械工程学院第二十四页，共29页。安徽理工大学机械工程学院第二十五页，共29页。