1、,第三篇 支護設備,第三篇 支護設備,第八章 單體支護設備 第九章 液壓支架 第十章 乳化液泵站,第八章 單體支護設備,單體支護設備包括木支柱、金屬摩擦支柱、單體液壓支柱、金屬鉸接頂梁和滑移頂梁支架等。 單體液壓支柱工作阻力恒定，各支柱承載均勻，初撐力大，支護效率高，操作方便，工人勞動強度低，可實現(xiàn)遠距離卸載，回柱安全，工作面頂板下沉量小，冒頂事故少；但其構造比較復雜，如果局部密封失效，會導致整個支柱失去支撐能力，維護檢修量大，維護費用高。從安全狀況的改善、工作面生產(chǎn)率的提高、輔助材料消耗的降低以及最終實現(xiàn)支護費用的降低等方面綜合考慮，單體液壓支柱具有明顯的優(yōu)勢。,主要內(nèi)容： 第一節(jié) 單體液壓

2、支柱和鉸接頂梁 第二節(jié) 切頂支柱和滑移頂梁支架 重點難點：單體液壓支柱的結(jié)構原理,第一節(jié) 單體液壓支柱和鉸接頂梁,一、單體液壓支柱的工作方式,單體液壓支柱是靠液壓力工作的，其工作特性具有恒阻性，一般與金屬鉸接頂粱組成配套設備，用于普采工作面，也可供綜采工作面局部地點使用，如端頭支護或臨時支護。單體液壓支柱在工作面的布置情況如圖8-1所示。,圖8-1 單體液壓支柱工作面布置圖 1-主液管；2-總截止閥；3-支管截止閥；4-單體支柱； 5-三用閥；6-注液槍；7-鉸接頂梁,二、單體液壓支柱的類型和結(jié)構,如圖8-2所示為NDZ18-25/80型內(nèi)注式單體液壓支柱的結(jié)構，它由頂蓋1、通氣閥2、安全閥3

3、、卸載閥圈13、活塞9、活體柱5、缸體8、手搖泵和手把體12等部分組成。其符號的代表意義是：N-內(nèi)注式；D-單體液壓；Z-支柱；18-最大高度1800mm；25-額定工作阻力25kN；80-缸體內(nèi)徑80mm。,（一）內(nèi)注式單體液壓支柱,1.結(jié)構,圖8-2 內(nèi)注式單體液壓支柱結(jié)構 1-頂蓋；2-通氣閥；3-安全閥；4-曲柄滑塊構；5-活體柱；6-柱塞；7-防塵圈；8-缸體；9-活塞；10-泵活塞；11-內(nèi)腔空間；12-手把體；13-卸載閥圈；14-卸載閥,圖8-3 通氣閥結(jié)構 1-端蓋；2-鋼球；3-閥體；4-密封圈；5-頂桿；6-閥芯；7-彈簧；8-螺母,圖8-4 安全閥和卸載閥結(jié)構 1-安全

4、閥墊；2-導向套；3、6-彈簧；4-卸載閥墊5-卸載閥套,NDZ型單體支柱采用的是重力式通氣閥。如圖8-3所示，通氣閥主要由端蓋1、鋼球2、閥體3、頂桿5、閥芯6和彈簧7等組成。 安全閥和卸載閥的結(jié)構如圖8-4所示，主要由安全閥墊1、導向套2、卸載閥墊4和卸載閥套5等組成。,2.工作原理,1）升柱過程： 如圖8-5所示，將手搖把套在曲柄方頭上，然后上下?lián)u動手把，通過曲柄滑塊機構帶動柱塞6作上下往復運動。柱塞又帶動泵活塞2向上運動時（圖8-5a)，泵活塞下腔（低壓區(qū)B）形成負壓，儲油腔A內(nèi)儲存的油液在大氣的作用下流入低壓區(qū)B內(nèi)，完成一次吸油過程。柱塞向下運動時，泵活塞2的上部端面頂在柱塞連接頭1

5、凸出的圓環(huán)面上，低壓腔B內(nèi)受壓縮的液體絕大部分經(jīng)進油閥3和單向閥4壓入工作區(qū)C腔內(nèi)，使活柱升高。連續(xù)搖動手把，活柱就會不斷升高，直到支柱頂蓋與頂梁或頂板接觸為止，即完成升柱過程。,2）降柱過程：初撐過程如圖8-6所示，支柱頂蓋與頂梁接觸后，繼續(xù)搖動手把。直到感到費力時，就使支柱獲得了規(guī)定的初撐力，即完成了初撐過程。,3）承載過程：隨著工作面的推進、支護空間的擴大和支護時間的延長，回采工作面的頂板將產(chǎn)生不同程度的下沉，使作用在支柱上的頂板壓力逐漸增加。當支柱所承受的載荷達到額定工作阻力時，油缸工作腔內(nèi)的高壓油經(jīng)芯管進入安全閥，作用在安全閥墊1上（見圖8-4），安全閥打開，高壓油流回儲油腔。這時，

6、活柱就下縮，頂板微量下沉，而頂板壓力形成新的平衡。,4）回柱過程：回柱時將卸載手把插入卸載環(huán)中，然后再扳動手把，帶動凸輪轉(zhuǎn)動，迫使安全閥向左移動，壓縮卸載閥彈簧，卸載閥打開，于是工作腔內(nèi)的高壓油經(jīng)芯管、卸載閥墊與閥體接觸平面之間的間隙及閥體上三個12mm的徑向孔流回儲油腔，活柱在自重作用下快速降柱，完成回柱過程。,圖85 升柱過程 1-連接頭；2-泵活塞；3-進油閥； 4-單向閥；5-擋圈；6-柱塞,圖8-6 初撐過程 1-連接頭；2-泵活塞；3-進油閥；4-單向閥；5-活塞頭；6-泵套；7-濾油網(wǎng)；8-導向套；9-導向環(huán)；10-Y形密封圈,如圖8-7所示為DZ型外注式單體液壓支柱的結(jié)構，它由

7、外頂蓋1、活柱體2、三用閥3、活塞4、復位彈簧5、卸載手把6、缸體7和底座8等組成。外注式單體液壓支柱的結(jié)構與內(nèi)注式相比比較簡單，缸體、活柱體、活塞、手把體和卸載裝置的結(jié)構也基本相同。,（二）外注式單體液壓支柱,1.結(jié)構,圖8-7 外注式單體液壓支柱 1-外頂蓋；2-活柱體；3-三用閥；4-活塞； 5-復位彈簧；6-卸載手把；7-缸體；8-底座；9-供液管；10-注液槍,三用閥是外注式單體液壓支柱的一個重要元件，其結(jié)構如圖8-8所示。它主要由單向閥、卸載閥和安全閥三部分組成。單向閥供注液用，卸載閥供卸載回柱用，安全閥保證單體支柱的恒阻特性。,圖8-8 三用閥結(jié)構 1-閥筒；2-注液閥體；3-鋼

8、球；4-卸荷閥墊；5-卸荷閥彈簧；6-連接螺桿；7-閥套；8-安全閥針；9-安全閥墊；10-導向套；11-安全閥彈簧；12-調(diào)壓螺釘,2.工作原理,1）升柱-初撐過程：將注液槍插入三用閥的單向閥，卡好注液槍上的鎖緊套，然后操作注液槍手把，泵站來的高壓乳化液經(jīng)單向閥和閥筒上的徑向孔注入單體液壓支柱的下腔，活柱上升。當單體液壓支柱頂蓋使金屬頂梁緊貼頂板，活柱不能上升時，松開注液槍手把，切斷高壓液體的通路，使單體液壓支柱給頂板一定的初撐力，即可完成升柱-初撐過程。,2）承載過程：隨著支護時間的延長，工作面頂板作用在支柱上的載荷逐步增加。當頂板壓力超過支柱的額定工作阻力時，支柱內(nèi)腔的高壓乳化液將三用閥

9、中的安全閥打開溢流，支柱微量下降，使頂板壓力形成新的平衡。如果支柱所承受的載荷低于額定工作阻力時，支柱內(nèi)腔壓力降低，在安全閥彈簧作用下將安全閥關閉，停止溢流，使支柱對頂板的阻力基本保持一致，從而實現(xiàn)支柱的恒阻特性。,3）回柱過程：回柱時將卸荷手把插入三用閥右閥筒卸載孔中，轉(zhuǎn)動手把，使安全閥軸向移動，打開卸載閥，支柱內(nèi)腔的高壓乳化液經(jīng)卸載閥、右閥筒與注液閥體間隙噴到工作面采空區(qū)，活柱在自重和復位彈簧的作用下復位，從而完成回柱。,如圖8-9所示，它由鉸接頂蓋1、密封蓋組件2、活柱3、手把閥體4、三用閥5、缸體6、復位彈簧7及底座8等組成。,（三）柱塞懸浮式單體液壓支柱,1.結(jié)構,圖8-9 柱塞懸浮

10、式單體液壓支柱 1-鉸接頂蓋；2-密封蓋組件；3-活柱；4-手把閥體；5-三用閥；6-缸體；7-復位彈簧；8-底座,2.工作原理,（1）采用柱塞懸浮技術，使液壓懸浮力 直接通過支柱的內(nèi)腔作用在頂蓋上，液壓懸浮力分擔了支柱工作阻力的五分之四左右，活柱軸向受力僅為工作阻力的五分之一，從而提高了支柱的穩(wěn)定性和安全性，也提高了支柱的支撐高度、承載能力和抗偏載能力。 （2）在活柱上不再設有工藝難以保證的圓弧焊縫，提高了立柱的強度和可靠性，減少了因焊縫斷裂而造成的事故隱患，保證了工作人員的安全。 （3）根據(jù)支柱規(guī)格不同，整柱質(zhì)量比國內(nèi)外其他支柱減輕15%30%，搬動、運輸、使用都比較方便。 （4）工作行程

11、大，擴大了使用范圍。 （5）所有密封點均為外設，可用肉眼直接觀測檢查。各密封點均采用了密封 補償和密封脹緊技術，在密封有磨損情況下 ，可有效補償，減少了密封的更換，降低了維修和維護費用。 （6）三用閥裝在手把上，注液時，不隨活柱的升高而升高，操作方便。 （7）采用QPQ表面處理工藝或采取鎳磷硼層工藝處理技術，滿足了防腐、耐磨和防炮崩的要求。工作介質(zhì)采用煤礦的井下水，節(jié)省了大量的乳化液，并保證了工作環(huán)境和地下水不受污染。,三、金屬鉸接頂梁,單體液壓支柱必須與鉸接頂梁配合使用，才能有效地用于水平或緩傾斜煤層回采工作面的頂板支護。 如圖8-10所示，鉸接頂梁由梁體1、楔子2、銷子3、接頭6、定位塊5

12、和耳子4等組成。梁體1的斷面為箱體結(jié)構，由扁鋼組焊而成。,圖8-10 鉸接頂梁 1-梁體；2-楔子；3-銷子； 4-耳子；5-定位塊；6-接頭；7-夾口,第二節(jié) 切頂支柱和滑移頂梁支架,一、切頂支柱,切頂支柱是用于普采或炮采工作面、與單體液壓支柱配合使用的回采工作面支護設備，具有放頂和推移輸送機的作用。它布置在工作切頂線單體液壓支柱之間，取代木垛、密集支柱、叢柱等特種支柱，起到支撐和切斷頂板的作用，其千斤頂可用作推溜移柱。,1.切頂支柱的結(jié)構原理,如圖8-11所示，切頂支柱結(jié)構由立柱1、復位橡膠塊2、控制閥3、推移千斤頂4、底座8和操縱閥5等組成。,圖8-11 切頂支柱 1-立柱；2-復位橡膠

13、塊；3-控制閥；4-推移千斤頂；5-操縱閥；6-連接頭；7-防滑盤；8-底座,2.工作過程,1）升柱：升柱時，把操縱閥5的手柄扳到“升柱”位置，從泵站來的高壓液體經(jīng)控制閥3進入支柱下腔，使立柱活柱升起支撐頂板。同時，立柱上腔的液體通過工作面總回液管回到泵站油箱。,2）推移輸送機：把操縱閥5的手柄扳到“推溜”位置，高壓液體即進入推移千斤頂4的活塞腔，使千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，推動輸送機前移。同時，活塞桿腔內(nèi)的液體經(jīng)總回液管回到油箱。,3）降柱：把操縱閥5的手柄扳到“降柱”位置，高壓液體即進入立柱上腔，同時打開控制閥3中的液控單向閥，使立柱活柱回縮。,4）移柱：把操縱閥5的手柄扳到“移柱”位置，高壓液體即進入推移千斤頂活塞桿腔，使活塞桿回縮，支柱即以輸送機為支點被拉前移。,3.特點,（1）支柱上有螺紋加長桿，可無級調(diào)高，結(jié)構簡單，適用于厚度變化較大的煤層。 （2）立柱的中部設有復位橡膠塊，可改善立柱的受力情況。 （3）柱帽與活柱為球面接觸，可適應頂板的起伏。 （4）頂蓋、底座均有防滑筋，可適應傾角小于15o的煤層。,二、滑移頂梁支架,滑移頂梁支架是介于液壓支架和單體液壓支柱之間的一種支護設備，它以液壓為動力，前后頂梁互為導向?qū)崿F(xiàn)前移，一般適用于緩傾斜、頂板完整和網(wǎng)下放頂煤工作面，也可用于端頭