采掘机械第三篇3章

1、 第三章第三章 单体支护设备单体支护设备 单体支护设备包括金属摩擦支柱、单体液压支柱、金 属铰接顶板、切顶支柱和滑移顶梁支架。 第一节第一节 金属摩擦支柱金属摩擦支柱 金属摩擦支柱是靠摩擦力来工作的，有急增阻和缓增阻类型。一、急增阻支柱（图3-3-1）n组成：由柱体1、活柱2、垂直楔4（有1：80或1：100 斜度）、柱锁（由锁箍3、垂直楔4、传动楔5、 水平楔6和摩擦板8组合）等组成。 这种支柱适用于煤层倾角25，厚度在0.62.5m，顶板中等稳定，下沉量小的地质条件。nHZJA型支柱的工作特性如图3-3-1b所示。因为活柱斜度大，故支柱被压缩时工作阻力增加较快，而最大压缩量却小。二、缓增阻

2、支柱 图3-3-2为HZWA型缓增阻支柱。活柱2是用两根特殊断面的合金钢对焊而成的，其一侧有1：1250的斜度，上端有顶托。柱体1是用两根U型钢对焊而成的。n柱锁 组成：柱锁结构复杂。它由锁箍3、摩擦板4和6、滑块5、楔块7、水平楔8、卡块9、弹簧10等组成。 自动锁紧过程：架设支柱时，将活柱从柱体中拉出与顶梁接触，然后打紧水平楔。此时，由于弹簧的作用，滑块和摩擦板6处于上极限位置，从而带动楔块和水平楔一起向上倾斜68。当顶板下沉，作用于支柱上的载荷达到5080kN时，活柱开始随着顶板下沉，但活柱与摩擦板之间无相对滑动。这是因为活柱与摩擦板6间的摩擦力较大，足以带动楔块和水平楔绕卡块的o点一起

3、向下转动的缘故。从活柱带动摩擦板、楔块、水平楔由上极限位置开始下移，到滑块被柱体挡住为止这一过程叫自动锁紧过程。n该支柱最大压缩量可达400mm，极限工作阻力达400kN。其工作特性如图3-3-2b所示。n这种支柱用于顶板下沉量较大的缓倾斜煤层工作面。n主要技术参数见表3-3-1。 第二节第二节 单体液压支柱单体液压支柱n它是靠液压力工作的，工作特性是恒阻的。按供液方式不同，有内注式和外注式两种。一、内注式单体液压支柱（图3-3-3） 内注式单体液压支柱是利用支柱内的手摇泵注液升柱的。它主要由活柱4、缸体6、活塞7、泵活塞11和曲柄滑块机构14等组成。取下顶盖1和通气阀2可向柱内A腔注入液压油

4、。n该支柱的动作包括升柱、初撑、承载和回柱四个过程，其动作原理是：1、升柱：立起支柱，通气阀2靠自重打开，A腔与大气相通。将手摇把套入曲柄方头上，然后旋转手把，通过曲柄滑块机构14使泵活塞11以中心导向管5为导向上下往复运动。当泵活塞向上运动时，B 腔形成负压；A腔的 液压油即被吸入B腔；当泵活塞向下运动时，B腔的液压油经进液阀10、单向阀8进入活塞7的下腔C ，活柱4因受液压力作用而升起。连续摇动手把，知道活柱接顶，即完成升柱过程。n2、初撑：活柱接顶后，继续摇动手把。当泵活塞向上运动时，A腔的液压油继续流入B腔，并通过进液阀10和环形槽9充满于二级泵的内腔空间12。当泵活塞向下运动时，由于

5、C腔内压力较高，而B腔内的液压油虽然被压缩，但油压仍比较低，因而打不开单向阀8，只能经泵活塞上的阻尼孔和泵活塞与活柱间的间隙返流到A腔。与此同时，空间12的液压油受压缩后经环形槽流至进液阀与单向阀间的油腔，此高压油迫使进液阀关闭、单向阀打开，而流入C腔，将活柱进一步撑紧顶板。连续摇动手把，直到支柱达到规定的初撑力可达7080kN。 3、承载 支柱初撑后，随着顶板下沉，作用在支柱上的载荷逐渐增大。当载荷增大到支柱的工作阻力时，安全阀3开启溢流（C腔的液压油经中心导管作用于安全阀上，溢流的液压油又流回A腔），支柱在恒阻下让压下缩（工作阻力300kN左右）。 4、回柱 只要扳动卸载手把15，将卸载阀

6、16打开，C腔的液压油即经卸阀流回A腔，活柱在自重作用下快速下降。二、外注式单体液压支柱 外注式单体液压支柱（图3-3-4）的结构原理与液压支架的立柱相同，但它是通过注液枪把泵站的高压乳化液注入支柱的。支柱升柱和初撑时，首先将注液枪9插入支柱三用阀2的注液孔中，然后握紧注液枪手把，泵站的高压乳化液就由供液管10经注液枪和三用阀中的单向阀进入支柱下腔，使活柱3升起（同时复位弹簧5被 拉长）。当支柱升起撑紧顶板后，拔出注液枪。随着采煤工作面的推进和顶板下沉，工作面顶板作用在支柱上的载荷增加。当顶板压力超过三用阀中安全阀限定的支柱工作阻力时，支柱内的高压液体将三用阀中的安全阀打开，液体外溢，腔内压力

7、随之降低，支柱下缩；当支柱所受载荷低于工作阻力时，安全阀关闭，腔内液体停止外溢。回柱时，扳动卸载手柄8，打开三用阀中的卸载阀，柱内高压液体就由卸载阀排至柱外采空区，不予回收。活柱在自重和复位弹簧作用下回缩，达到降柱的目的。n三用阀： 三用阀结构如图3-3-5所示，它包括单向阀、安全阀和卸载阀，分别承担支柱的进液升柱、过载保护和卸载降柱三种功能。 单向阀由钢球、小弹簧、尼龙阀座和阀体组成。 安全阀为平面密封式，由阀针阀垫9、阀座16、弹簧11等组成； 卸载阀主要由阀垫4和卸载弹簧5等组成，降柱时，将专用扳手插入左端孔14，并扳动手柄，通过安全阀套7的右移，压缩卸载弹簧5，使卸载阀垫4与右阀套内的

8、台肩分离，于是活柱下腔液体便从该分离口处排出，支柱下降。n注液枪（图3-3-6） 注液枪是向支柱供液的主要工具，通过它将供液管来的高压液体供给支柱。它由注液管、锁紧套、手把、顶杆、隔离套和单向阀等组成。 使用时，将注液管2插入三用阀注液阀体上，挂好锁紧套3，扳动手把4，通过顶杆8顶开单向阀的阀芯17。这时，由泵站来的高压液体便通过单向阀和注液管2注入支柱，使支柱升起。 当支柱接顶后，松开手把4，顶杆8在高压液和弹簧16的作用下复位，阀芯17压向阀座18，切断供油管的高压液体。与此同时，由于顶杆8复位使密封圈11与顶杆之间的密封失去作用，因而在三用阀注液孔与注液枪中的单向阀之间残存的高压液便从隔

9、离套10和顶杆8的间隙溢出，使注液枪卸载，从而可以容易地摘下锁紧3，取下注液枪。n单体液压支柱使用于煤层倾角小于25、底板不宜过软、顶板冒落后不影响支柱回收的地质条件。n和金属摩擦支柱相比，单体液压支柱有以下优点：1、初撑力大，一般在70100kN。大的初撑力可以减小顶板的下沉速度，使作业更加安全。2、工作阻力大而且稳定。而金属摩擦支柱工作阻力不稳定，工作面受载不均，顶板容易冒落。3、回柱安全灵活，可根据工作面顶板情况逐渐卸载。而金属摩擦支柱一打松水平楔，活柱就立即下落。4、工作面的产量和效率都比金属支柱高得多，而且材料也少。n其缺点是初期投资较大，单体液压支柱的价格约为金属摩擦支柱的45倍。

10、n与液压支架相比，虽然用单体液压支柱支护顶板的劳动量较大，但在采高和倾角变化大的煤层中，比液压支架适应性更好，初期投资也小得多。 第三节第三节 金属铰接顶梁金属铰接顶梁n金属摩擦支柱和单体液压支柱必须配备金属铰接顶梁才能用于顶板的支护。n目前广泛使用的金属铰接顶梁为HDJA型顶梁。它适合厚度在1.12.5m的缓倾斜煤层中配合单体支柱支护顶板。nHDJA型顶梁的结构如图3-3-7所示，它由梁身1、楔子2、销子3、接头4、定位块5和耳子6等组成。n顶梁的选用：选用时，应使其长度与采煤机截深相适应。 选用支柱时，其最大高度应为煤层最大厚度减去顶梁的高度；支柱最小高度，应保证支柱在顶板下沉量最大的情况

11、下能顺利回撤，因此，支柱最小高度应是煤层最小厚度减去顶板最大下沉量和顶梁高度及支柱卸载高度。 第四节第四节 切顶支柱切顶支柱 在普采工作面，切顶支柱配合单体支柱管理顶板，使切顶、移动输送机等实现了机械化。配用切顶支柱后，可取消木垛、台棚、矸石带、密集支柱等特殊支护设备，降低坑木消耗，简化支护工艺，提高工作面支护强度，改善顶板状况，确保生产安全。n图3-3-8是SDZ-型切顶支柱结构图，它由支柱1、底座5、复位橡胶2、控制阀3、推移千斤顶4等组成。连接头7与工作面输送机相连。n该切顶支柱特点：1、支柱上有螺纹加长杆，可无级调高；2、支柱1的中部设有复位橡胶2，可使支柱工作不致因横向力过大而损坏。3、支柱的柱帽与活柱为球面接触，可适应顶板的起伏。4、底座底面焊有垂直于煤层倾斜方向的防滑筋8，可适应倾角小于15的条件。n其工作原理与液压支架相同，即由泵站来的高压液经操纵阀6进入推移千斤顶的任意一腔，实现拉柱和推溜两个动作；压力液经操纵阀和高压胶管及控制阀通过支柱的任一腔，实现升柱和降柱。承载时，由于安全阀的控制，支柱实现恒阻支撑。 第五节第五节 滑移顶梁支架滑移顶梁支架 图3-3-9所示滑移顶梁支架主要由前后顶梁、弹簧钢板、推进油缸和液压支柱等组成。它使普采工作面的顶板支护技术又向更高的机械化水平迈进了一步。n滑移顶梁的工作过程如图3-3-10，由乳化液泵站输出的高压液体经