单体液压支柱的现状及问题.doc

中国工矿设备行业B2B平台领导者单体液压支柱的现状及问题 随着煤炭工业的发展，支护技术和支护设备也相应得到了较大的发展，目前回采工作面使用的支护设备有木支柱、单体金属摩擦支柱、单体液压支柱及液压支架。由于我国煤层赋存情况复杂和设备费用的限制，除少数煤矿使用液压支架外，大部分回采工作面的顶板支护均使用单体支护设备。由于木支柱和单体金属摩擦支柱初撑力小且不均匀，而且保证不了恒增阻降距，影响了工作面安全生产，所以使用数量逐年减少。单体液压支柱初撑力大而且均匀，且能保证支柱的恒增阻降距，因此其使用数量逐年增加。统计数字表明，我国单体液压支柱的年需要量已达10万根以上，成为世界上使用单体液压支柱最多的国家。一、国内单体液压支柱的现状 单体液压支柱是80年代初期发展起来的回采工作面支护产品，到目前为止已推广应用20余年，是高档普采工作面的配套支护设备。单体液压支柱有内注式和外注式2种，在其上设有三用阀控制支柱的工作循环过程。内注式单体液压支柱依靠油缸内装入的液压油在内部循环工作，这种支柱由于其内部结构复杂，初撑力小且不均匀，生产成本高，劳动强度大等缺点，除用于打点柱等工况外，一般不再使用，因此使用量很少。外注式单体液压支柱依靠乳化液泵站输出的压力液进行初撑，在顶板来压或卸载时，通过三用阀上的安全阀或卸载阀使乳化液外泄到采煤工作面内，支柱下降。重复工作时，再用乳化液泵站的压力液进行初撑，依次循环。由于其初撑力是靠泵站的压力进行初撑，工作面的支柱初撑力均匀，保证了回采工作面的顶板平整和安全，也减轻了工人的劳动强度，因此外注式单体液压支柱得到了广泛的应用。 我国使用的外注式单体液压支柱主要是DW型支柱，此支柱是我国使用量最多的支柱产品；目前全国有50多家整柱生产厂和30多家配件(三用阀等)生产厂。DW型的DW06一DW20 型支柱规格是不接加长段的支柱，最大支撑高度为6302 0O mm；随着采高的升高，在其活柱上焊接加长段后又发展了DW22和DW25型支柱，最大支撑高度分别为2 240 mm和2 500 mil。随着采高的进一步升高，活柱加长段也不可能加太长，后来又在油缸下部焊接加长段，发展了DW28和DW31及DW35型支柱，最大支撑高度分别为2 800 mm、3 150 rain、3 5O0 rain，从而形成了DW06一DW35型的单体液压支柱系列。通过单体支护设备的推广 应用和DW型单体液压支柱两次的逐步加长说明，单体液压支柱不仅能大量使用在煤层较薄的工作面，也可用在厚煤层工作面。DWQ型(轻合金)单体液压支柱是在DW型支柱之后发展起来的一种外注式支柱产品，该支柱采用铝合金材料制造，与钢质支柱相比，具有质量轻、使用方便等特点。该支柱的型号有DWQ28、DWQ31、DWQ35、DWQ38及DWQ40。虽然其质量轻，但其造价太高，而且有时有摩擦起电现象。为此，原煤炭工业部下文禁止使用铝合金支柱。后来生产企业对DWQ型支柱进行了改造，即在外皮上套上一层不锈钢皮，虽然允许使用，但其造价更高，且增加了支柱质量，因此近几年来，DWQ型系列支柱的使用量也逐渐减少。 SDW和PDW型系列支柱也是我国使用的外注式单体支护产品。SDW型支柱是一种双伸缩单体液压支柱，设计该支柱的目的是增大工作行程，但其结构工艺更加复杂，质量大，生产成本高，其使用量很少。PDW型支柱是一种炮采工作面使用的支柱，为使其适应炮崩的需要，把活柱套在油缸的外面，再在活柱的外面套一层油缸，这样就变成了双层油缸，其结构工艺复杂，生产成本高，因此PDW型支柱也没有得到较多的推广使用。 我国所使用的各类型外注式单体液压支柱均是用乳化液作为工作介质的，由于我国技术和经济及环保意识和发达国家相比还有相当大的差距，所以我国使用乳化液作为工作介质的单体液压支柱仍在大量使用，而且也污染着工作面的工作环境和地下水。我国使用的各类型内注式单体液压支柱虽然解决了环保问题，但其初撑力小且不均匀，劳动强度大，而得不到广泛的使用。为了实现井下工作面的环保型支护，我国有关支护方面的科研人员也做过很多的努力。如我国于1994年诞生的单体螺旋支柱就是一例，该支柱是一种内注式单体液压支柱，其结构简单，成本较低，其工作介质使用5号液压油，液压油在支柱内部进行循环工作，解决了环保问题，但其初撑力是靠人借助螺旋升力实现的，劳动强度较大，因此其使用量很少。 二、国外单体液压支柱的现状 国外支柱主要以德国的SS型和HS型系列支柱及波兰的GIGSHC型外注式支柱为代表。20多年来，在德国、波兰等国家得到了广泛的应用，其所用的活塞式技术原理、结构工艺特点、使用方法及存在的问题与我国现用的外注式单体液压支柱基本相同。准确地说，我国目前使用的外注式单体液压支柱的结构型式和技术原理，都是在80年代从国外引进消化后发展起来的，经过多年的应用和实践，我国科技人员进行了一定的改进和发展，甚至有些支柱产品在技术上已赶上和超过了国外支柱产品。所以，德国和波兰等国家的支柱与我国支柱的技术结构和原理基本处在同一水平上。 由于德国等国家对环保方面采取了有关强制性的措施，所以他们使用乳化液作为工作介质的外注式单体液压支柱的应用受到了很大的限制。为了寻求环保型支护的办法，也采取了一些措施和办法。(1)要求使用单位把放出的乳化液进行回收，但此办法对现场的实际作业困难很大，主要是操作人员的安全问题得不到保障。 (2)若不能把放出的乳化液回收，必需交纳一定数量的环保费作为补偿。 (3)德国研制出了一种单体螺旋硅油支柱，其实际上是一种内注式单体液压支柱，该种支柱是用硅油作为液体弹簧保持一定的恒增阻降距，初撑力是借助螺旋的升力来初撑的，劳动强度大。三、存在的问题 31 外注式单体液压支柱存的问题 使用活塞式技术原理，其活塞和油缸的内表面 是高压密封面，因此存在以下问题： (1)支柱达到工作阻力后，一般其内腔的压力均在354o MPa以上，对于这样大的液压力，油缸在径向就会产生弹性膨胀，尽管此弹性膨胀量很小，但对于活塞和油缸的高压密封面来说是很重要的，特别是对于用了一两年之后的支柱，油缸疲劳后弹性回复能力的下降，支柱继续使用时，高压密封性能大大下降。 (2)由于高压密封面在油缸内，支柱的高压密封面泄漏时，操作工人无法发现，支柱常常因此自动倒下，造成垮顶伤亡事故。因此，后来产生了支柱顶板检测新工种，既费工也费时更费钱。 (3)油缸内表面为高压密封面，加工难度大，修复更困难，造成单体液压支柱的修复量非常惊人，因此产生了很多的单体支柱修复厂，造成了很大的浪费。在结构工艺特点上，在活柱的头部或中部焊接一个用于装三用阀的柱头，因此存在如下问题： (1)焊接该柱头的圆弧焊缝工艺和焊缝强度很难保证，致使使用中常常在焊缝处渗漏或泄液，而使支柱不能工作。 (2)在焊缝处断裂或弯曲，造成垮顶伤亡事故，给工人的安全带来威胁。 (3)圆弧焊缝的生产成本高，废品率也高。 (4)当支柱上升时，三用阀跟随上升，操作工人的手也必须上升，对于煤层较厚的工作面来说，工人操作起来很困难，也很危险。 (5)由于柱头是焊接在活柱上的，致使支柱的工作行程小，对于中厚和薄煤层特别是对于顶板下沉较多的煤层来说，常常造