关于单体液压支柱支护技术

1、操作系统课程设计工作实验指导手册行程mm工作阻力kN额定液压MPa初撑阻力kN泵站压力苏州大学计算机科学与技术学院 MPa2009年9月目 录kg一、实验环境二、实验内容三、准备知识支柱工四、实验步骤作范围实验一安装Red Hat Linux工作液体实验二编译 Linux 内核 实验三观察Linux行为实验四系统调用一、实验环境回柱方式硬件平台：普通 PC 机硬件环境。 操作系统：Linux环境，Red Hat Linux 9.0以上版本，启动管理器使用LILO。编译环境：伴随着操作系统的默认gcc环境。二、实验内容本实验侧重于Linux操作系统的认识、应用，并对Linux内核进行初步探索。实

2、验分为四个部分，每个部分大约2次实验。所有实验完成后，将在计算机上安装一个可用的Linux操作系统，并完成至少一个的可调试内核。1安装Red Hat Linux2编译Linux内核3观察Linux行为4系统调用三、准备知识1Linux的内核Unix操作系统家族将功能分为两类。首先，内核执行时CPU处于管态；其次，所有其他操作系统部件执行时CPU处于用户态。内核负责抽象与管理一台机器的硬件资源以及这些资源在执行程序之间的共享。因为Linux实现的是一种UNIX方式的接口，资源抽象和共享模型的通用定义已经被确定了。资源抽象（Resource abstraction）是指编写软件（通常情况）来简化必

3、须应用于硬件的操作以使该硬件能恰当的工作。Linux将计算机部件抽象为进程和资源。一个进程是执行一个目标程序的CPU操作的一个抽象。进程抽象使得操作系统能够控制一个程序中的每个实例的执行。操作系统中的所有执行进程抽象的所有方面称为进程管理。资源管理是创建资源抽象以及在进程执行时为它们分配和回收系统资源的过程。RAMCPU。内核的其他资源包括系统的所有设备，它们具有各自的抽象模型。UNIX1980CPU 和可执行内存之外的每一种资源视为一个文件。 1520中，一个进程使用资源时，通常需要对该资源的独占使用。资源管理有两个关键的方面：对获得资源的竞争和对独占使用的确保。对资源的竞争由资源管理程序控

4、制。操作系统必须包含一个部件来负责接收使用每个资源的请求、为一个进程分配资源，以及当一个进程释放资源时进行回收。如不能满足进程的资源请求，则阻塞该进程。Linux和其他现代操作系统用模式位来确保对系统资源，包括CPU、内存和设备的独占使用。模式位使系统可以工作在管态（supervisor mode）或用户态（user mode）。在一些情况下，两个或更多进程需要共享一个资源，Linux采用有控制的共享策略。34.0内核的组织结构Linux内核被设计和实现为单内核。硬件设备日益发展，不断包括更新的设备，完全在一个设备驱动程序中提供适当的内核支持变得日益困难。Linux通过一个新的“容器”，称为模

5、块（module），来解决这个问题，在模块中执行内核主要部分的扩展。2.1 Linux的中断机制同i386体系结构中的中断机制，使用cli(和sti(两个内核函数来清除和设置中断启用标志。2.2 使用Linux的内核服务用户将内核看作一个大的抽象数据类型（ADT），它保持状态并在其公共接口系统调用接口上提供大量函数。在 Linux 中，系统调用接口名义上由 POSIX.1 规范定义。一个系统调用发生时，用户进程执行内核代码。存在一个问题，如何由用户进程（处在用户态）切换到内核代码（处在管态）？ 具有模式位的CPU通常也具有硬件陷阱指令。陷阱指令（trap instruction）是一条用于将C

6、PU转移到一个预定地址（有时作为一个指令操作数的函数）并将其自身切换为管态的指令。陷阱指令并不是一条特权指令，因此任何程序都可以执行一条陷阱指令。对于系统调用F，stub过程用于调用F。stub的调用，控制被转换到 过程可以实现由用户空间向内核空间的安全转换。2.3 串行执行Linux的内核函数执行时处在一个临界区，即，一旦进程调用一个系统函数，该函数通常要运行到结束并在CPU分配给不同的进程之前返回，但是中断除外。这种类型的内核是单线程（single-threaded）的，因为在任何时刻（忽略ISR）在内核中只允许一个执行线程在执行。这至少有两个重要的意义：1乳化液或井下水（中性水）2在编写

7、一个新的内核函数时，始终注意不能编写可能阻塞并等待消息或其他只有某些另外的进程才能释放的资源的代码。这类代码可能在内核中导致死锁。守护进程当一台Linux机器启动时，几个称作守护进程（daemon）的对用户透明的进程也被启动，并且它们的存在对操作系统的正确运行是必需的。习惯上，守护进程是执行名字以字符“d”结尾的程序。通过在DW31300/110XLinux 机器上运行： 3150典型情况下，将发现syslogd、klogd、crond和lpd在系统上运行。2.5 引导过程一台i386计算机可以通过一张引导记录包含Linux1800操作系统引导程序的 Linux 引导盘来引导 Linux 13

8、50操作系统可以通过标识一个分区为活动分区来处理多分区磁盘，系统总是从活动分区引导。Linux提供一个可以存放在系统引导记录中的特殊Linux装载程序（LILO）使用户在引导时可以选择活动分区。在这种情况下，LILOBIOS18003150POST之后运行它。在POSTDW28350/110X为管态并转移到在内核中的主入口点准备启动内核。内核初始化陷阱列表、中断处理程序、调度程序等，并初始化管理程序。然后硬件进程创建初始进程（initial process）。初始进程创建第一个有用的Linuxinit程序并开始执行一个空闲周期。在内核初始化完成以后，初始进程的唯一职责就是使用空闲CPU时间。也

9、就是说，当没有其他进程想要使用CPUCPU。初始进程有时也称为空闲进程（idle process）。11902.6 登录到机器在初始化时，内核在每个可以用于支持用户登录的通信端口创建一个进程。这些进程将运行getty程序的一个拷贝。getty进程初始化自身后等待用户使用这个端口。当用户开始使用该端口时，gettylogin程序，期望一个用户标识出现在第1行并且一个口令出现在第2行。一旦端口的login程序得到了标识和口令，它通过系统的/etc/passwd文件确认用户的身份。如果本次验证成功，那么login进程改变当前目录到用户主目录并执行指定的shell程序以便用户通过shell直接与log

10、in进程进行交互。一个登录到UNIX机器的用户只是使用一个在机器启动时创建的进程。因此用户进程通过该shell数据段和堆栈段的唯一拷贝执行一个shell程序。3进程与资源管理进程管理程序负责创建程序员使用的进程抽象并提供措施以便一个进程可以创建、销毁、同步和保护其他进程。类似的，资源管理程序涉及创建合适的抽象来代表一个进程可能请求的实体（并在资源不可得时阻塞它们的执行）。除抽象外，资源管理程序必须提供一个进程用来请求、获得和释放资源的接口。39.7Linux内核负责处理进程调度的程序（像内核中的所有其他部分一样）只有在一个进程或者因为系统调用或者因为中断开始以管态执行时才能执行。Linux中父

11、进程通过fork(系统调用创建一个新的任务/进程。当然，execve(系统调用也将极大的影响进程描述符的内容，因为这样会加载进程并执行一个与调用execve(时所执行程序不同的程序。Linux内核还包括一个系统调用clone(来支持线程。Linux的调度程序负责在内存中选择处于TASK_RUNNING状态的进程，为之分配CPU。schedule(内核函数可以通过中断来调用，它也作为ret_from_sys_call代码块的一部分来调用，所以它总是作为一个与用户进程或中断相关的任务来运行。Linux中使用两种不同的同步机制，一种在内核代码自身内部，另一种为用户进程提供同步机制。内核中的同步主要是

12、保证在当前内核代码处于临界部分时不会产生中断。外部同步机制是基于事件模型。4存储管理Linux16102800·以物理内存页框为单位进行块的分配和回收。·保护机制以单页为基础。·通过内存层次，在辅存和主存之间向前向后移动页面来自动控制移动。虚拟地址空间被划分成段：3GB的用户段和1GB的内核段。每个内核和用户段又进一步划分为代码段和数据段。每当进程执行时，它的状态包括一个段选择器。如果进程在用户空间执行，那么段选择器被设置为user；如果在内核段执行，则选择器被设置为kernel。缺页处理。当进程引用一个缺页时，存储管理程序将该页从辅存拷贝到主存中。装入一页到内存

13、页框中时，存储管理程序首先试图通过调用一个内部内核函数1060来为进程获得一块新的页框。如果没有可用的块，页面管理程序试图释放空间。首先是否存在可以从缓冲区中回收的块，下一步试图回收为System V共享内存保留的页框。如果仍不能满足块请求，页面管理程序就开始通过使用近似的全局最近最少使用（LRU）替代算法查看所有分配用于容纳虚拟地址空间的用户空间部分的页框。从物理内存中移出一个页面时，页面管理程序需要查看它是否是脏（dirty）的。14402500DW22350/110X2240128096061.012802240DW20350/110X2000115085056.011502000DW1

14、8350/110X1800103576552.010351800DW16350/110X160092068048.0920 1600DW14350/110X140081059044.0810 1400DW12350/110X120070050040.0700 1200DW10350/110X100059540536.0595 1000DW08350/110X80049031032.0490 800DW06350/110X63040023028.0400 - 630(3 110缸径DWLX型系列规格及主要技术特征乳化液或井下水（中性水）td 项目型号最高高度mm最低高度mm工作行程mm工作阻力k

15、N 额定液压MPa初撑阻力KN泵站压力MPa整柱重量kg支柱工作范围 工作液体回柱方式DW45200/110LX450025201980200 22.7132.3176.41520103.325204500p远距离和近距离DW42200/110LX4200span2360184097.023604200DW40250/110LX400022501750250 28.393.022504000DW38250/110LX38002140166089.0214038005）DWX型液压支柱主要技术特点1采用柱塞悬浮式技术原理，悬浮力达到工作阻力的五分之四，立柱

16、受力仅为五分之一。大大提高了支柱的稳定性和安全性，也提高了支柱的支撑高度、承载能力和抗偏载能力。2在活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，避免了因焊缝疲劳断裂而造成的冒顶等事故隐患，保证了矿工的生命安全。3在油缸内无活塞，也不存在内泄漏，避免了因内泄漏造成的支柱虚顶、支柱脱顶，避免了支柱因虚顶和脱顶而造成的伤人事故隐患，保证了矿工的生命安全。4根据支柱规格不同，悬浮式液压支柱的整柱重量比活塞式液压支柱减轻了15-30%以上，甚至比轻合金支柱还轻，而撑载能力提高了25%，使用范围扩大了200%，支柱的最小高度大大缩短，搬动、运输、使用均很方便。5DWX型液压工作行程大

17、，扩大了使用范围。特别是顶板下沉较大的工作面，大行程支柱仍能满足大的恒增阻降距，不仅回柱方便，也提高了支柱的回收率，减少了支柱消耗，降低了生产成本。6DWX型液压支柱的三用阀设于手把体上，注液时，三用阀不随支柱的活柱升高而升高，操作方便，安全可靠。7DWX型液压支柱的各静密封点，均采用了密封胀紧技术原理。在顶板来压情况下或在支柱高压支撑情况下，可保持支柱的密封胀紧状态，而且压力越大密封越紧，保证了顶板的支护质量和矿工的生命安全。8DWX型液压支柱的滑动密封点，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。在支柱高压支撑情况下，可保持密封胀紧状态，大大提高了滑动密封点的密封

18、和安全性能，减少了密封的更换率，降低了维修和维护费用。9DWX型液压支柱活柱外表面采用特殊的氮化工艺表面处理工艺或采用镍-磷-硼度层工艺处理，实现防腐、耐磨，防炮爆的性能。工作介质使用煤矿的井下水，保证了工作环境和地下水不受汚染，保证了矿区饮用水的质量，从而保障了矿区生活人群的健康，是一种理想的环保型采煤工作面支护设备。10DWX型液压支柱使用于整个工作面，不仅提高了安全性、可靠性，而且整个工作面整齐美观，操作方便，为工作面的安全管理带来方便。11DWX型液压支柱的工作行程大，使用范围广，每个规格可替代活塞式液压支柱的24个规格，减少了规格品种，给支柱管理带来方便，也降低了支柱的设备成本和管理

19、成本。12DWX型液压支柱系列产品包括120、110、100、90、80、70、63七个缸径系列108个规格型号产品，每个工作面可根据顶板情况进行选择，特别是对于顶板压力较小的工作面，选择较小缸径系列的支柱，将大大减轻矿工的劳动强度。13DWX型悬浮式单体液压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。1）适用范围 DWX型(悬浮式单体液压支柱是一种新型外部供液的恒阻单体液压支柱，是炮采工作面、高档机械化普采工作面的配套设备，也是综采工作

20、面的端头支护设备。普遍适用于煤矿回采工作面的顶板支护和端头支护，由于该产品承载能力大、抗偏载能力强、工作行程大、适用范围广，因而可广泛应用于薄煤层、中厚煤层及较厚煤层工作面。2. 新型免维修单体液压支柱问世新型免维修单体液压支柱，日前在皖北煤电公司百善煤矿试生产。这种新型产品的问世，告别了我国传统单体防腐性能差、维修周期短、效率低的历史。免维修型单体液压支柱具有严怀亭发明的三项核心技术，即SEBF重腐蚀防护技术的成功应用；柱头上设有集尘腔；可更换标示内容的保险标牌。作为百善煤矿多经公司副经理的严怀亭，多年从事煤矿机械加工、制造、维修工作，长期的工作实践，积累了丰富的经验，先后获得十几项发明成果

21、。2001年，他针对我国传统单体油缸内壁腐蚀严重，单体寿命减少，重复维修等弊端，大胆采用中科院科研成果熔融结合环氧涂层技术，结合自己独创的磨削加工新工艺，冲破4家使用未成的障碍，获得成功，使产品合格率达95%。在原有的基础上，提高了活柱筒的强度，增强了作业面支撑的稳定性和安全性。此后，他又针对传统“28型”以上的单体“三用伐”，操作时易带进杂质沉积伐内，不能正常使用，给支柱安全和人身安全造成威胁的现象，在柱头上设置“垃圾箱”，并使箱体的容积量保持一年以上的清洗周期，保证了“三用伐”在一个维护周期内不会因杂质堵塞影响工作，延长了新型柱体的寿命。同时，严怀亭还针对传统单体喷漆标牌易磨，焊接易伤柱体

22、，不易管理的缺陷，研制出可更换、变换数据的活动标牌，结构简单，制造方便，牢固可靠，使用不会磨损。2003年8月25日、2004年3月22日、7月22日，严怀亭分别获得国家专利局颁发的三项发明专利。这种新产品的研制成功，无疑会给我国矿业开采、作业支护带来巨大的社会效益和经济效益，标志着我国矿山机械制造工业又上了一个新台阶。二、配套设施1. 铰接顶梁1）主要产品图片2）主要技术特征2. 乳化液泵站1）LZB-G36D型乳化液移动泵站简介是在LZB-G36A，LZB-G36B，LZB-G36C型之后的第四代产品。公司对产品的两大关键组件做了优化改进：高压油泵改为三柱塞，使单机压力高达52MPa，供液

23、量大，运行更平稳；操作阀内部件采用全不锈钢制作，解决了泵站因闲置过久零部件生锈而无法正常使用的弊病；对内部结构重新设计，增加了高压平衡活塞和低压平衡活塞，排液更加平衡和稳定。产品具有重量轻，体积小，能耗低，流量大，压力高，运行平稳，支护稳定等优点。能直接利用矿井下水与油箱中乳化油自动配比为35%的乳化液作为单体支柱注液使用；具有自动卸荷，空载运行功能（当压力达到040 MPa任意自设压力段时，高压阀自动卸荷，并保持所需压力，电机空载运行）。广泛用于煤矿外注式单体液压支柱及液压支架在任何地段的注液支护，尤其在狭小的坑口掘进迎头地段，更显其他泵站无法替代的优点。它还可以作为液压试验台做单体液压支柱

24、的压力测试，以及与乳化液压钻机，液压锚杆钻机配套，也是煤层注水的理想设备。2）产品图片3）主要技术参数工作压力 038Mpa工作流量 40L/min工作电压 380V/660V工作功率 3.0Kw整机质量 98Kg外形尺寸 950×560×750(mm使用介质 清水、乳化液（60100）三、支护方式及控顶距、排距1. 支护方式根据顶板岩性，可能有单体支柱点柱支护，也有单体支柱配合铰接顶梁支护，也有单体支柱配合铰接顶梁支护加搪柴、筋笆护顶等方式，根据底板岩性，可直接架设单体支柱，可掏柱窝后架设单体支柱，也可加穿木鞋后架设单体支柱。2. 控顶距及排距根据生产组织不同，有不同的控

25、顶距，一般均采用三八作业制，有三四控顶距，有三五控顶距，采用四六作业制时有四六控顶等。排距取决于支护强度需要，一般均采用1m，有时根据支护强度需要，可采用0.8m等排距。三四控顶距解释调用金沙金桥煤矿开发利用方案的采矿方法图三五控顶距解释调用修文海坝煤矿开发利用方案的采矿方法图3. 支柱选型及支护强度计算1）支柱选型计算(1 计算依据煤层厚度：Mmin，Mmax，平均开采厚度。最大控顶距：L。(2 顶板下沉量SL=×M×L=0.02×1.3×4.2×1000109.2mm式中：下沉系数，借鉴邻近工作面的参数，一般取0.02；M平均采高，m；L最

26、大控顶距，m；(3 支柱规格Hmax=Mmaxb Hmin=MminSLba式中：SL顶板在最大控顶距处的平均最大下沉量，mm；Mmin工作面最小采高，mm；Mmax工作面最大采高， mm；b顶梁厚度， mm；a支柱的卸载高度，mm，取50mm。(4 支护强度验算采场所需支护的强度计算：P=（48）×M× t/m2 式中：M采高，m；顶板容重。2）支柱强度计算根据采场支架所应承受的顶板压力，采用的采高系数为48倍，直接顶厚时取小的系数，直接顶薄时取大的系数，本矿采用6倍的采高系数。支柱提供的支承力计算：采场最大面积S=工作面长度×最大控顶距所设支柱根数n=（工作面

27、长度/排距）×最大控顶距支护密度：采场最大面积/所设支柱根数支柱实际提供的支护强度：支护密度×所选单体液压支柱每柱的额定承载能力× 80%说明：由于采场中每排支柱的工作阻力都不同，因此在确定支柱密度时，应考虑工作面支柱的平均工作阻力，对于单体液压支柱承载系数为80%。支护所需要的支护强度支柱实际提供的支护强度则所设计工作面的支护密度能满足支护采场顶板的要求。否则，必须减少控顶距或减小排距。4. 支柱架设及回柱的主要技术措施支柱架设必须迎山有劲，支柱必须拉线打设，成排成行，保证排、柱距不超宽，确保有足够的支护密度。要及时放顶，采用回柱绞车回柱，不得进入老塘作业；沿切

28、顶线采用密集支柱和戗棚等加强支护并切顶。换柱时，一定要先打临时柱，后换柱；沿工作面不能打正式柱时，必须打临时柱，不得空顶作业。 在回柱时，必须使用回柱绞车回柱，人员不得站在绳道内及容易发生崩绳、崩柱的地方，以免断绳伤人。指挥回柱绞车的停开必须使用清晰可靠的点铃信号，信号不清不明时，严禁启动回柱绞车。 回柱时，人员必须站在支柱完好、顶板完整的安全地点进行，回柱前必须事先清理好退路，确保退路畅通。在回柱放顶前必须先打好放顶线的特殊支护，禁止先回后打，回下的支柱必须支设在新的切顶排上，梁子堆码整齐，保证退路畅通。 四、单体液压支柱使用规范MT/T 548-1996 单体液压支柱使用规范1. 主题内容

29、与适用范围 本标准规定了单体液压支柱（以下简称支柱）的用途、使用条件、技术管理、使用与报废。 本标准适用于煤矿支护顶板用的支柱。 2. 引用标准 MT 76液压支架用乳化油 MT 112矿用单体液压支柱 MT/T 561单体液压支柱维修规程 3. 用途 3.1 煤矿回采工作面顶板支护。 3.2 煤矿综采工作面端头支护。 3.3 回采工作面巷道超前支护或其他临时支护。 4. 使用条件 4.1 采煤方法 单一长壁采煤法。 4.2 倾角 用。 4.3 矿山压力 4.4 顶板 直接顶中等稳定以上。 。 4.5 底板 5. 技术管理 5.1 准备使用支柱的工作面应有地质说明书，说明煤层赋存、煤的硬度、夹石、断层构造、顶底板岩性、水文地质等情况。 5.2 对同一煤层临近工作面进行矿压观测，摸清矿压显现规律。