单体支护设备

第一章单体支护设备第一节单体液压支柱由缸、活柱、阀等零件组成，以专用油或高含水液压液(含乳化液)等为工作液，供矿山支护用的单根支柱称为单体液压支柱。单体液压支柱按其供液方式不同，分为外供液式(简称外注式)和内供液式(简称内注式)支柱。按工作行程不同，支柱分为单伸缩(单行程)支柱和双伸缩(双行程)支柱。按使用材质不同，支柱分为钢质支柱和轻合金支柱。第三篇采煤工作面支护设备采煤工作面支护设备是支撑和维护采煤工作面控顶区顶板，为采煤创造安全作业空间的设备。一、活塞式单体液压支柱（一）内注式单体液压支柱内注式单体液压支柱在人力作用下靠支柱内部液体循环达到支撑顶板的目的。其主要由顶盖、通气阀、安全阀、活柱体、油缸体、支柱活塞、曲柄滑块机构等零件组成。内注式单体液压支柱包括升柱与初撑、承载、卸载回柱三个过程。但由于支柱结构复杂，维护维修费用高，劳动强度大，生产成本高，使用量在逐步减少。第一节单体液压支柱

（二）外注式单体液压支柱外注式单体液压支柱是在工作面乳化液泵站提供的压力液体作用下达到支撑顶板目的的，也包括升柱与初撑、承载、卸载回柱三个过程。1-顶盖；2-加长段；3-圆弧焊缝；4-三用阀；5-柱头；6-圆弧焊缝；7-手把体；8-活柱；9-油缸；10-复位弹簧；11-活塞；12-底座第一节单体液压支柱1．升柱与初撑升柱与初撑时，用注液枪插入支柱三用阀的注液孔中，然后操作注液枪手把，从乳化液泵站来的高压液体由三用阀中的单向阀进入支柱下腔，活柱升起。当支柱撑紧顶板不再升高时，松开注液枪手把，拔出注液枪。这时支柱内腔的压力为泵站压力，支柱给予顶板的支撑力为初撑力。第一节单体液压支柱2．承载和溢流当顶板压力超过三用阀中安全阀限定的工作阻力时，安全阀打开，液体外溢，支柱内腔压力随之降低，支柱下缩。当支柱所受载荷低于额定工作阻力时，安全阀关闭，腔内液体停止外溢。上述现象在支柱支护过程中重复出现。因此，支柱的载荷始终保持在额定工作阻力左右。3．卸载降柱扳动卸载手把打开卸载阀，柱内的工作液体排出柱外，活柱在自重和复位弹簧的作用下缩回，完成卸载降柱过程。第一节单体液压支柱二、悬浮式单体液压支柱悬浮式单体液压支柱是二十世纪末研发出的新型外注式单体液压支柱，其克服了活塞式单体液压支柱存在的焊缝断裂、内泄漏、操作不便等缺陷，实现了无焊缝、无柱头、无活塞的结构，具有工作行程大、使用范围广、抗偏载能力强，使用安全可靠等特点，在生产实践中得到了良好的应用效果。悬浮式单体液压支柱分为单伸缩和双伸缩支柱两大类。第一节单体液压支柱（一）单伸缩悬浮式单体液压支柱1-顶盖；2-悬浮盖；3-活柱；4-手把阀体；5-油缸；6-复位弹簧；7-底座；8-三用阀

1．升柱与初撑压力液体从三用阀8进入到油缸与活柱间的环形腔体内，再从活柱3下部的径向通孔进入活柱内腔，在压力液体的作用下，活柱3、悬浮盖2、顶盖1上升并支撑顶板。当支柱在顶板压力下支撑时，顶盖1、悬浮盖2、活柱3在轴向受压，同时活柱内腔的液压力沿轴向通过悬浮盖2作用在顶盖上，形成了与顶板压力方向相反的力。

第一节单体液压支柱2．承载和溢流当顶板压力超过支柱额定工作阻力时，安全阀打开，液体外溢，支柱内腔压力随之降低，支柱下缩。当支柱所受载荷低于额定工作阻力时，安全阀关闭，腔内液体停止外溢。上述现象在支柱支护过程中重复出现，支柱的载荷始终保持在额定工作阻力附近。3．卸载和回柱使用卸载手把打开卸载阀，支柱内的工作液体排出柱外，活柱在自重和复位弹簧的作用下缩回，完成卸载降柱过程，收回支柱。第一节单体液压支柱

（二）双伸缩悬浮式单体液压支柱1-顶盖；2-悬浮盖；3-活柱；4-缸套；5-手把阀体；6-油缸；7-中缸；8-复位弹簧；9-底座；10-三用阀1．升柱和初撑压力液体从三用阀10进入到油缸6与中缸7之间的环形腔体内，再从中缸7下部的径向通孔进入活柱3与中缸7之间的环形腔体内，然后从活柱3下部的径向通孔进入活柱内腔。在压力液体的作用下，活柱3、悬浮盖2、顶盖1上升并支撑顶板，同时，中缸7及缸套4也上升至限位高度，此时支柱的工作阻力为活柱3的工作阻力。第一节单体液压支柱2．承载和溢流当顶板压力超过活柱3额定工作阻力后，安全阀打开，液体外溢，活柱3、悬浮盖2、顶盖1下降，当顶盖1下降并压在缸套4上时并超过中缸7额定工作阻力后，顶盖1、悬浮盖2、活柱3、缸套4及中缸7同时下降。3．卸载和回柱卸载和回柱与单伸缩悬浮式单体液压支柱的过程相同。第一节单体液压支柱（三）悬浮式单体液压支柱主要特点（1）采用悬浮式技术原理，使液压悬浮力直接通过支柱活柱的内腔作用在顶盖上，使液压悬浮力分担了支柱工作阻力，提高了支柱的稳定性、安全性、支撑高度和承载能力。（2）支柱在立柱上不再设有工艺难以保证的圆弧焊缝，也提高了立柱的强度和可靠性，避免了因焊缝断裂而造成的冒顶等事故隐患，保证了工作人员的安全。（3）根据支柱规格不同，整柱重量比国内外现用支柱减轻15～30%以上，搬动、运输、使用均很方便；重量的减轻，可节省大量的27SiMn钢材。第一节单体液压支柱（4）支柱工作行程大，扩大了使用范围，也可以减少支柱的规格品种，特别是顶板下沉较大的工作面，悬浮式支柱仍能满足大的恒增阻降距，不仅回柱方便，而且提高了支柱的回收率，减少了支柱消耗，降低了生产成本。（5）支柱的所有密封点均为外设，可用肉眼直观检查，一旦支柱泄漏，可随时注液或更换支柱，省去了定时繁锁的检测工作，保证了采煤工作面顶板支护的安全性和可靠性。（6）支柱三用阀设于手把体上，当注液时，三用阀不随活柱的升高而升高，操作方便，安全可靠。（7）支柱的各密封点均采用了密封补偿和密封胀紧技术原理。在密封有磨损的情况下，可有效补偿。在顶板来压情况下，可保持密封胀紧状态，减少了密封的更换率，降低了维修和维护费用。（8）支柱无柱头无活塞无圆弧焊缝，使支柱结构工艺简化，生产成本降低，安全性提高。其活柱和油缸均为整体结构，强度大，稳定性好。（9）支柱工作行程大，使用范围广，减少了支柱的规格品种，也给支柱管理带来方便，降低了煤矿对支柱设备的资金投入和管理成本。（10）支柱内腔形成了一个细长的液体柱，该液体柱产生的纵向力不仅是DWX型支柱的悬浮力，同时也是从顶盖到底座之间的一个液体弹簧，当支柱受到冲击地压的作用时，该液体柱起到很好的缓冲作用，提高了采煤工作面的安全性。第一节单体液压支柱

1.三用阀单向阀、安全阀和卸载阀，分别承担支柱的注液升柱、过载保护和卸载降柱功能。1-右阀体；2-注液阀体；3-钢球；4-卸载阀垫；5-卸载弹簧；6-连接螺杆7-安全阀套；8-安全阀针；9-安全阀垫；10-导向套；11-安全阀弹簧12-调压螺钉；13-左阀体；14-卸载手把安装孔；15-过滤网；16-阀座三、单体液压支柱配套部件

单向阀：钢球、小弹簧、尼龙阀座和阀体2。

安全阀为平面密封式，由安全阀针8、安全阀垫9、阀座16、导向套10、安全阀弹簧11等组成。

卸载阀：连接螺杆6、卸载阀垫4、卸载弹簧5。卸载时，扳动卸载手把，安全阀套7右移，压缩卸载弹簧5，使卸载阀垫与右阀体1内的台阶脱开，活柱内的高压液体从此间隙中排出，支柱下降。

2.注液枪

专用于向外注式支柱注液的工具。1-注液管；2-锁紧套；3-枪体；4-挂钩；5-螺钉；6-单向阀复位弹簧；7-阀心；8-阀座；9-密封圈和防挤圈；10-隔离套；11-顶杆；12-手把

注液升柱时，将注液管l插入三用阀阀体中，将锁紧套2卡在三用阀的环形槽中。扳动手把12，顶杆11右移打开单向阀，工作液体进入支柱。注液结束后，松开手把，单向阀关闭，顶杆复位，残存在单向阀和注液管的高压工作液体经顶杆11与密封圈和防挤圈9之间的间隙溢出，注液枪才能取下。

第二节金属顶梁顶梁是煤矿采煤工作面位于支柱之上顶板之下，传递顶板压力的支撑梁。顶梁按连接方式分为铰接式和非铰接式顶梁。铰接式顶梁是梁体端头焊有铰接结构部件的顶梁。非铰接式顶梁是梁体端头无铰接结构部件的顶梁。单体液压支柱必须与顶梁配合使用才能有效地用于水平或缓倾斜煤层回采工作面顶板支护。选用顶梁时，应使其长度与采煤机截深相同或成整数倍。

架设顶梁时，先将顶梁右端接头4插入已架设好的顶梁一端的耳子中，然后用销子3穿上并固紧，使两根顶梁铰接。最后将楔子2打入夹口7中，顶梁悬臂支撑顶板。新支设的顶梁被支柱支撑时，及时将楔子拔出，以免因顶板下沉将楔子咬死。铰接顶梁由梁体1、调角楔2、销子3、接头4、定位块5和耳子6组成。梁体1的断面为箱形结构，由扁钢组焊而成。第二节金属顶梁第三节切顶支柱切顶支柱是由单根立柱和单根推拉千斤顶组成的整台支柱。它依靠液压传动原理完成支撑顶板、推移输送机和立柱的前移。切顶支柱是用于普采和炮采工作面，与单体液压支柱配合使用的采煤工作面支护设备，具有放顶和推移输送机的作用。它布置在工作面切顶线单体支柱之间，取代木垛、密集支柱、丛柱等特种支柱，起到支撑和切断顶板作用，其千斤顶可用于推输送机和移柱。切项支柱主要由立柱1、复位橡胶2、控制阀3、推移千斤顶4、底座5、操纵阀6等组成。立柱由顶盖、底座、油缸、活柱(包括加长杆)及装在其上的元部件组成。第三节切顶支柱工作原理：

(1)升柱操纵阀6手柄扳到升柱位置，高压液体经控制阀3进入支柱下腔，使立柱活柱升起支撑顶板。立柱上腔液体通过工作面总回液管回泵站油箱。

(2)推移输送机操纵阀6手柄板到移溜位置，高压液体进入推移千斤顶4的活塞腔，使千斤顶的活塞杆伸出，推动输送机前移。活塞杆腔内的液体经总回液管到油箱。第三节切顶支柱

(3)降柱操作阀手柄板到降柱位置，高压液体在进入立柱上腔的同时，打开控制阀3中的液控单向阀，立柱活柱回缩。

(4)支柱前移降柱后把操纵阀手柄扳至移柱位置，高压液体进入推移千斤顶活塞。杆腔，使活塞杆回缩，支柱以输送机为支点被拉前移。第三节切顶支柱切顶支柱特点：(1)立柱上有螺纹加长杆，可无级调高，结构简单适应煤层厚度较大的变化；(2)立柱的中部设有复位橡胶，可改善立柱的受力状况；(3)柱帽与活柱为球面接触，可适应顶板的起伏；(4)顶盖、底座均有防滑筋，可适应倾角小于15°的条件。第三节切顶支柱第四节滑移顶梁液压支架

滑移顶梁液压支架是介于液压支架和单体液压支柱之间的一种支护设备，由顶梁与液压立柱组成，以液压为动力，前后顶梁互为导向而前移。一般适用于缓倾斜、顶板完整和网下开采的薄或中厚煤层，也用于厚煤层网下放顶煤工作面。在端头支护中时有应用。滑移顶梁支架按支撑方式分卸载式与半卸载式两种。

1.卸载式滑移顶梁支架1-前顶梁；2-钢板；3-后顶梁；4-移架千斤顶5-单体液压支柱；6-双向阀；7-摩擦支柱前梁和后梁可交替卸载滑移。滑移顶梁由箱体内装有推拉千斤顶的前梁和后梁组成，前、后梁之间用钢板连接，前梁可沿该钢板滑动。通过钢板，前、后梁可互相将对方悬起。立柱分别支撑在前梁与后梁下方。第四节滑移顶梁液压支架

支架操作过程：先将前梁卸载，此时后梁仍撑紧顶板并通过钢板将前梁连同其下方支柱悬吊起来，再利用推拉千斤顶将它向前滑移一个步距。待前梁下方支柱选好最佳支撑位置后进行升柱，使前梁撑紧顶板。然后，后梁卸载，在钢板作用下，后梁与下方支柱被悬吊起来并借助推拉千斤顶作用．滑移跟进一个步距。当下方悬吊支柱摆正位置后升柱，后梁撑紧顶板，支架完成一个工作循环。第四节滑移顶梁液压支架

2.半卸载式滑移顶梁支架在主滑移顶梁卸载时，尚有其它支护构件支撑或临时支撑顶板的滑移。半卸载式滑移顶梁支架的顶梁由前梁和后梁组成，在前梁和后梁上均有可滑动副梁，副梁上装有垫板和立柱。顶