浅议外注式液压支柱的结构特点与管理

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摘要：外注式液压支柱是一种在井下被广泛应用的液压支护设备，具有诸多优点和广泛的应用。由于各个煤矿的管理水平以及矿工素质参次不齐，随着使用单位的大量增加，外注式液压支柱的应用管理问题也凸现出来，因此，学好用好外注式液压支柱，就成为煤炭生产与设备教学人员必须引起重视的问题。

关键词：外注式液压支柱；结构特点；设备管理；液压支护设备；煤矿生产 文献标识码：A

中图分类号：TD355 文章编号：1009-2374（2015）23-0079-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.23.041

1 概述

外注式液压支柱是一种在井下被广泛应用的液压支护设备，体积小、支护性能高、适应性强、使用方便、维修容易、投资少，在机械化采煤工作面和综采工作面都能起到支护作用，在冒顶抢险的时候也能够起到临时支护的作用。

自20世纪80年代起，我国的大中型煤矿先后批量使用外注式液压支柱代替了传统的木支护和金属支柱。后来随着国家对中小型煤矿安全的加强，外注式液压支柱得到了更为广泛的应用。随着使用单位的大量增加，外注式液压支柱的应用管理问题也逐渐凸现出来，在影响支柱使用寿命的同时，更重要的是很容易引发煤矿生产安全事故。由此可知，外注式液压支柱对煤矿安全生产具有重要作用。因此，学好用好外注式液压支柱，就成为煤炭生产与设备教学人员必须引起重视的问题。

2 外注式液压支柱的结构特点

若想学好用好外注式液压支柱，首先应该从其结构特点的学习了解与掌握开始。

2.1 图解外注式液压支柱

外注式液压支柱的图解结构如图1（a）。其主要部件包括顶盖、活柱、注液枪、泵活接高压管、缸体、复位弹簧、活塞、底座、手把、三用阀。

在图1中，活柱（2）、缸体（5）、复位弹簧（6）、活塞（7）、底座（8）等共同组成一个完整的活塞杆式推力液压缸，一般使用图1（b）所示符号作为图解表示。

2.2 外注式液压支柱的工作原理

外注式液压支柱的工作原理如图2所示。其工作原理包括三个过程：升柱初撑、承载溢流、卸载降柱。

2.2.1 升柱初撑。液压支柱离不开提供压力作用的液体，在外注式液压支柱中所使用的液体是来自泵站的乳化液。在升起支柱的过程中，按下注液把，经过泵站增压的乳化液经过注液枪和单向阀，进入支柱内腔，将支柱顶起，直至支柱撑紧工作面，有溢流外泄的时候，松开注液把，拔出注液枪，完成升柱初撑。

2.2.2 承载溢流。根据力的作用是相对的物理原理，当支柱对工作面产生压力，起到支撑作用的时候，工作面同时对液压支柱也产生一个力量相等、方向相反的阻力。当阻力大于事先设定好的安全阀的承受力时，安全阀自动打开，乳化液随之外溢，支柱内腔压力变小，支柱回缩，当支柱压力等于安全阀设定好的承受力的时候，停止回缩，同时乳化液停止外溢，使得支柱保持合适的力度，继续起到支撑作用。安全阀的这个功能既可以有效保护液压支柱不受损害，也可以防止工作面因支撑力过大而出现开裂、破碎等险情。在实际工作中，受井下地质结构影响，工作面肯定会发生一定程度的变形，因此承载溢流是一个动态的变化，以保证液压支柱的动态细微平衡。

2.2.3 卸载降柱。当液压支柱完成支撑任务之后或是需要卸载的时候，扳动卸载阀把手，打开卸载阀门，乳化液自动流出内腔，支柱在自身重力与复位弹簧的共同作用下缩回至原位，完成卸载降柱。

卸载阀、单向阀、安全阀以及其他零件共同组成了三用阀。

3 外注式液压支柱的使用与维护

3.1 使用外注式液压支柱时的注意事项

3.1.1 不能混用液压支柱。在一个工作面不能混用不同型号、不同规格的液压支柱，否则会因为支撑力不均匀，导致工作面受力强度不同而容易引发生产事故，同时对液压支柱也会起到破坏作用。在操作使用的细节方面，需要注意的事项有：（1）柱帽、柱靴的使用规格应该一致，以免发生局部压强不同而导致底板受损；（2）在支柱与顶梁之间不能随意安插木楔板皮等填充物，在需要加装插板时，必须选用规格一致的材料；（3）在安置液压支柱之前，必须彻底清除地表的浮煤浮矸。

3.1.2 液压支柱不能代替顶溜器。在使用规范中明文规定液压支柱不能代替顶溜器，但是在作业现场，工作人员为了图省事，经常违规操作，结果是造成液压支柱发生弯曲变形等损坏现象。

3.1.3 正确使用三用阀。不同的支柱有不同配套的三用阀，错误地使用三用阀的事例主要有：（1）管理混乱，胡乱配套，随意搭配使用；（2）三用阀的安装位置出现错误，影响支柱的正常卸载；（3）培训不够，工人对溢流现象认识不足，当发生溢流时，第一反应是拧紧螺丝，导致三用阀出现故障，严重者会因为支撑力过大而发生冒顶事故。

3.1.4 合理选择与放置支柱。选择液压支柱一定要注意洞壁岩性与矿压，不改变顶板岩性和矿压是最基本的选择要素。（1）在放置液压支柱的时候，在考虑足够的支撑力的同时，对承载均匀度、初撑力均匀度都要认真考虑；（2）在安置顶盖的时候，应该避免出现顶盖受力不均匀的情况，要保证顶盖的3个弹性圆柱销受力均匀；（3）在进行回柱操作的时候，要先降柱后回柱；悬挂挡矸帘，防止矸石砸坏支柱；严禁使用钢钎、镐头等敲击支柱，以免损坏三用阀；当支柱被压死的时候，不能使用绞车、机械、炸药等强行拆卸，应该先做好临时支柱，再使用挑顶或卧底的方法撤出支柱。总之，不合理的放置行为容易造成设备损坏，容易引发安全事故，必须严格禁止。

3.1.5 选用合格的乳化液。为了保证支柱能够正常工作，乳化液必须在浓度、防锈、、防腐等方面达到规定标准。有些煤矿，尤其是小煤矿，为了节省成本，使用低浓度、除杂不彻底、变质的乳化液，甚至是使用清水代替乳化液。这些都会对液压支柱造成锈蚀、磨损、密封橡胶老化等伤害，留下诸多生产安全隐患，所以必须按规定选用合格的乳化液。

3.1.6 保持支柱内腔清洁。外界污染主要是从单向阀进入支柱内腔，污染源包括不合格的乳化液、粉尘、煤渣、污水等，各种污染物会对密封橡胶圈、阀门、支柱等造成损害。避免污染的有效办法：（1）保持乳化液泵箱内外清洁；（2）使用合格的乳化液；（3）在注液前冲洗干净三用阀周围的污染物。

3.2 外注式液压支柱的维护

对外注式液压支柱的维修维护一定要严格按照《液压支柱维修规程》进行操作。但是在实际工作中，存在三个主要弊病：

3.2.1 零部件清洗不仔细。有些污染物会被乳化液冲入支柱深处，在定期维护和不定期的维修中，工人为了赶工期、图省事，对这些部位的零部件不做彻底清洗，留下安全使用的隐患。

3.2.2 拆卸不合规范。只拆底座，不拆手把体，这样的操作容易造成柱头划伤油缸内壁，导致密封失效；不拆手把体，就不可能彻底清洁保养，时间一长，导致钢丝槽锈蚀，影响手把体自由旋转功能。

3.2.3 不更换防尘圈、导向环等胶垫。在维护维修的时候，对密封圈的更换是比较注意的，但是对于防尘圈、导向环的及时更换率就不是很上心了。起因是有些员工往往会认为：这些只是起到隔离与增加摩擦的作用，不涉及泄露乳化液、油的问题，换不换不要紧。结果造成环圈破损，起不到防尘和防止机械划伤的作用。

以上这些弊病，多为工作责任心不强、专业知识不足、工作不认真而导致。加大检查监督力度，加强业务培训，可以有效避免这些弊病的发生。

4 结语

总之，只有建立在充分认识了解液压支柱结构与工作原理的基础之上，才能对液压支柱的使用和维护进行有效的管理，才能发挥其应用功效，对于降低生产成本、提高煤炭生产安全具有积极意义。

参考文献

[1] 李寿昌，王位辉，张朝样.外注式单体液压支柱液压工作原理图的研究[J].煤矿机械，2011，（9）.

[2] 李宁.外注式单体液压支柱的结构特点及管理措施[J].煤矿机械，2008，（4）.