第七单元 单体柱及泵站

知识目标:

1.外注式单体液压支柱的结构及工作原理2.金属铰接顶梁的结构及使用方法能力目标:

1.单体液压支柱的操作2.金属铰接顶梁的正确使用3.单体液压支柱的故障处理教学准备：准备好目前常用单体液压支柱的结构图和工作原理图及单体被压支柱。任务实施：1.老师下达任务:操作目前常用单体液压支柱、单体液压支柱故障处理:2.制订工作计划:学生以小组为单位，根据任务要求，提前查阅单体液压支柱相关资料:3.任务实施:由学生描述单体液压支柱的操作及故障处理。课题三、单体液压支柱

单体支护设备包括木支柱、金属支柱和液压支柱。液压支柱分单体液压支柱和放顶支柱。课题三、单体液压支柱

金属摩擦支柱和单体液压支柱与金属铰接顶梁配套使用（统称单体支护设备），它们的支撤和移动都是靠人工操作，劳动强度大、安全性差、支撤速度慢、工作面产量和效率较低。

单体液压支柱简称为单体支柱，其外形如图2-18所示，它与金属铰接顶梁配套供高档普采工作面支护使用，也可供综采工作面端头支护和两顺槽超前支护或临时支护使用。它们在工作面内的布置方式如图2-19所示。正确地使用单体液压支柱及铰接顶梁，能够确保综采工作面端头和顺槽的安全，是综来工作面支护的重要内容。课题三、单体液压支柱图2.19单体液压支柱在工作面的布置图1一主管路;2一截止阀;3一分管截止阀;4一单体被压支柱；5一三用阀;6—注夜枪;7一铰接顶梁课题三、单体液压支柱

活塞式单体液压支柱按其供液方式不同，分内注式和外注式。1.内注式单体液压支柱动作：升柱、初撑、承载和回柱2.外注式单体液压支柱

1.内注式单体液压支柱(NDZ)利用支柱内的手摇泵注液升柱。特点：无外管路，灵活性强，油液消耗少；结构复杂，重量大，成本高，升柱速度慢，维修困难课题三、单体液压支柱

内注式单体液压支柱1－顶盖；2－通气阀；3－安全阀；4－活柱；5－中心导向管；6－缸体；7－活塞；8－单向阀；9－环形槽；10－进液阀；11－泵活塞；12－内腔空间；13－油孔；14－曲柄滑块机构；15－卸载手把；16－卸载阀内注式单体液压支柱的动作过程及原理：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。内注式单体液压支柱的动作过程及原理：

2．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C腔内压力较高，而B腔内的液压油虽然被压缩，但油压仍较低，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9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(70～80kN)。

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。内注式单体液压支柱的动作过程及原理：1-顶盖；2-三用阀；3-活柱；4-缸体；5-复位弹簧；6-活塞；7-底座；8-卸载手把；9-注液枪；10-供液管工作原理：升柱、初撑、承载、卸载回柱

1.升柱与初撑注液枪9插入三用阀2注液孔中，操作注液枪手把，高压液体由供液管10经注液枪和三用阀中的单向阀进入支柱下腔，活柱升起。2.外注式单体液压支柱(DZ)

支柱撑紧顶板不再升高时，松开注液枪手把，拔出注液枪。支柱内腔压力为泵站压力时支柱给顶板的支撑力为初撑力。第一节单体支护设备

2.承载当顶板压力超过三用阀中安全阀限定的工作阻力时，安全阀打开，液体外溢，支柱内腔压力随之降低，支柱下缩。当支柱所受载荷低于额定工作阻力时，安全阀关闭，腔内液体停止外溢——支柱载荷保持在额定工作阻力。

3.卸载降柱扳动卸载手把8，打开卸载阀，柱内工作液体排出柱外，活柱在自重和复位弹簧作用下缩回，完成卸载降柱。

第一节单体支护设备

三用阀：单向阀、安全阀和卸载阀，分别承担支柱的注液升柱、过载保护和卸载降柱功能。1-右阀体；2-注液阀体；3-钢球；4-卸载阀垫；5-卸载弹簧；6-连接螺杆7-安全阀套；8-安全阀针；9-安全阀垫；10-导向套；11-安全阀弹簧12-调压螺钉；13-左阀体；14-卸载手把安装孔；15-过滤网；16-阀座第一节单体支护设备

单向阀：钢球、小弹簧、尼龙阀座和阀体2。

安全阀为平面密封式，由安全阀针8、安全阀垫9、阀座16、导向套10、安全阀弹簧11等组成。

卸载阀：连接螺杆6、卸载阀垫4、卸载弹簧5。卸载时，扳动卸载手把，安全阀套7右移，压缩卸载弹簧5，使卸载阀垫与右阀体1内的台阶脱开，活柱内的高压液体从此间隙中排出，支柱下降。第一节单体支护设备注液枪：向支柱供液的工具。1-注液管；2-锁紧套；3-枪体；4-挂钩；5-螺钉；6-单向阀复位弹簧；7-阀心；8-阀座；9-密封圈和防挤圈；10-隔离套；11-顶杆；12-手把

注液升柱时，将注液管l插入三用阀阀体中，将锁紧套2卡在三用阀的环形槽中。扳动手把12，顶杆11右移打开单向阀，工作液体进入支柱。注液结束后，松开手把，单向阀关闭，顶杆复位，残存在单向阀和注液管的高压工作液体经顶杆11与密封圈和防挤圈9之间的间隙溢出，注液枪才能取下。

第一节单体支护设备

支柱使用条件：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。

优点(相比金属摩擦支柱)：

1.初撑力大，一般在70～100kN；

2.工作阻力大，且稳定；

3.回柱安全灵活；金属摩擦支柱打松水平楔，活柱立即下落；

4.工作面产量和效率高。

缺点：初期投资较大(单体液压支柱价格约为金属摩擦支柱的4～5倍)。

相比液压支架，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，初期投资少。第一节单体支护设备

支柱选用：

最大高度=煤层最大厚度-顶梁高度；最小高度=煤层最小厚度-(顶板最大下沉量+顶梁高度+支柱卸载高度)。第一节单体支护设备三、金属铰接顶梁

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支护。顶梁结构组成：梁体1、楔子2、销子3、接头4、定位块5和耳子6。梁体1的断面为箱形结构，由扁钢组焊。

架设顶梁时，先将顶梁右端接头4插入已架设好的顶梁一端的耳子中，然后用销子3穿上并固紧，使两根顶梁铰接。最后将楔子2打入夹口7中，顶梁悬臂支撑顶板。新支设的顶梁被支柱支撑时，及时将楔子拔出，以免因顶板下沉将楔子咬死。第一节单体支护设备型 号长度/mm每次接长根数许用转矩/(kN.m)梁体承载能力/kN各向调整/(º)外形尺寸长x宽x高/mm质量/kg梁体铰接部许用最大上下左右HDJA-600600143.720≥250≥350≥7≥3660x165x13817HDJA-7007001730x165x13819HDJA-8008001-2890x165x13823HDJA-9009001-2990x165x13826HDJA-I00010001-21090x165x13827.5HDJA-1200120011290x165x13830.5第一节单体支护设备五、滑移顶梁支架

滑移顶梁支架是介于液压支架和单体液压支柱之间的支护设备，由顶梁与液压立柱组成，以液压为动力，前后顶梁互为导向而前移。适用于缓倾斜、顶板完整和网下开采的薄或中厚煤层，也用于厚煤层网下放顶煤工作面。在端头支护中时有应用。1-立柱；2-复位橡胶块；3-控制阀；4-推移千斤顶；5-底座；6-操纵阀；7-连接头；8-防滑筋第一节单体支护设备四、放顶支柱(切顶支柱)用垮落法放顶时支设于采煤工作面与采空区交界线上专为放顶而安设的特种支柱。通常与摩擦支柱或单体液压支柱配合使用，起支撑和切断顶板作用，其千斤顶用于推溜移柱。工作原理：

(1)升柱操纵阀6手柄扳到升柱位置，高压液体经控制阀3进入支柱下腔，使立柱活柱升起支撑顶板。立柱上腔液体通过工作面总回液管回泵站油箱。

(2)推移输送机操纵阀6手柄板到移溜位置，高压液体进入推移千斤顶4的活塞腔，使千斤顶的活塞杆伸出，推动输送机前移。活塞杆腔内的液体经总回液管到油箱。第一节单体支护设备

(3)降柱操作阀手柄板到降柱位置，高压液体在进入立柱上腔的同时，打开控制阀3中的液控单向阀，立柱活柱回缩。

(4)支柱前移降柱后把操纵阀手柄扳至移柱位置，高压液体进入推移千斤顶活塞杆腔，使活塞杆回缩，支柱以输送机为支点被拉前移。第一节单体支护设备第一节单体支护设备放顶支柱特点：(1)放顶支柱初撑力大，工作阻力通常为单体液压支柱的3倍以上，为摩擦支柱的6倍以上；(2)放顶效果好，能有效地管理顶板，消除采空区悬顶对工作面的威胁；(3)工作面放顶和输送机移动实现机械化，减少放顶事故；(4)立柱为带液控单向阀的单伸缩或双伸缩液压缸，有的活柱带有机械加长杆以增大工作行程；(5)立柱带有大顶盖、大底座，对顶底板比压小。滑移顶梁支架按支撑方式分卸载式与半卸载式两种。1.卸载式滑移顶梁支架1-前顶梁；2-钢板；3-后顶梁；4-移架千斤顶;5-单体液压支柱；6-双向阀；7-摩擦支柱滑移顶梁由箱体内装有推拉千斤顶的前梁和后梁组成，前后梁间用钢板连接，前梁沿该钢板滑动。通过钢板，前、后梁可互相将对方悬起。立柱分别支撑在前梁与后梁下方。支架前梁和后梁交替卸载滑移。第一节单体支护设备

支架操作过程：将前梁1卸载，后梁3仍撑紧顶板并通过钢板2将前梁连同其下方支柱悬吊起来，利用推拉千斤顶4将其向前滑移一个步距；前梁下方支柱选好最佳支撑位置后进行升柱，使前梁撑紧顶板；后梁3卸载，在钢板2作用下，后梁与下方支柱被悬吊起来并借助推拉千斤顶作用滑移跟进一个步距；当下方悬吊支柱摆正位置后升柱，后梁撑紧顶板，支架完成一个工作循环。第一节单体支护设备2.半卸载式滑移顶梁支架

在主滑移顶梁卸载时，尚有其它支护构件支撑或临时支撑顶板的滑移。半卸载式滑移顶梁支架的顶梁由前梁3和后梁2组成，在前梁3和后梁2上均有可滑动副梁6，副梁6上装有垫板和立柱7。顶梁箱体中设有弹簧拉杆4和推拉千斤顶5。1-挡矸板；2-主后梁3-主前梁；4-拉杆5-推拉千斤顶；6-副梁；7-立柱第一节单体支护设备支架工作过程：主前梁3卸载，前梁3的副梁6支撑顶板，主前梁3与立柱向前滑移步距→升悬吊立柱，主前梁3支撑顶板→副梁6卸载，向前滑移步距→升柱，副梁6撑紧顶板。主后梁2卸载，后梁2上的副梁6支撑顶板，主后梁与立柱向前滑移跟进步距→升悬吊立柱，主后梁2支撑顶板→副梁6卸载前移步距→升柱，副梁6撑紧顶板，支架完成工作循环。第一节单体支护设备第二节液压支架工作原理和分类第三节液压支架结构(四)端头支架

端头支架作用：

(1)维护巷道与工作面交叉口的顶板，保证足够的工作空间，保证工人生产安全及人行道的顺利畅通。

(2)为端头区刮板输送机和转载机的连接提供条件，保证运输设备的正常运转。

(3)可以自身移动，并为刮板输送机的机头、机尾及转载机的前移提供动力，保证综采工作面正常推进。

(4)对于大倾角综采工作面，端头支架与工作面支架紧靠，能防止工作面支架的倾倒。

(5)综采工作面上、下端头均是采煤机进刀打回头的地方，端头支架为采煤机自开切口创造有利条件。

(6)随综采工作面推进，采用端头支架为棚梁和棚腿的回收创造有利条件。

(7)使用端头支架提高工作面端头区的安全程度，减轻工人劳动强度，提高劳动效率，提供良好的工作环境。第三节液压支架结构

端头支架分普通工作面端头支架、放顶煤端头支架和特种端头支架。

普通工作面端头支架指和普通掩护式或支撑掩护式支架配套使用的端头支架。按端头支架与转载机的配套关系又分为中置式、偏置式和后置式端头支架。

放顶煤端头支架指和放顶煤支架配套使用的端头支架。根据转载机与端头支架的配套关系分为偏置式和中置式端头支架。特种端头支架如铺网端头支架和应用于拱形巷道或大倾角工作面的横向移动式端头支架等。第三节液压支架结构第三节液压支架结构

1．端头支架结构工作面偏置式端头支架种类很多，结构大同小异。ZFT8100/20/28偏置式放顶煤端头支架

组成：(1)结构件部分主架、副架、推移梁、调架机构等组成，主架和副架由各自的顶梁、尾梁、插板、摆杆、底座、上下连杆等组成。(2)液压缸部分立柱、调架千斤顶、主副架尾梁千斤顶、插板千斤顶、移机头千斤顶、推移液压缸等。(3)液压控制阀操纵阀、液控单向阀、安全阀、液控双向锁、平面截止阀等。(4)管路系统各种规格的高、低压软管及其附件等。第三节液压支架结构

ZFT8100/20/28型放顶煤端头支架工作循环：

(1)移刮板输送机机头操作移机头千斤顶，分别使前部输送机机头和后部输送机机头前移一个步距。

(2)移主架先降主架立柱，使支架顶梁脱离顶板，操纵主架两个推移液压缸，将主架拉一个步距；再升主架立柱，使主架撑住顶板。

(3)主架放煤操作主架插板千斤顶和尾梁千斤顶，将插板上面的煤放到转载机机尾上，放完后立即将插板伸出。

(4)移副架先降副架立柱，使支架顶梁脱离顶板，操纵副架两个推移液压缸，将副架拉一个步距，再升副架立柱，使副架撑住顶板。

(5)副架放煤操作副架插板千斤顶和尾梁千斤顶，将副架插板上的煤放到后部刮板输送机槽内，放完后将插板伸出。

(6)移转载机同时操作主、副架4个推移液压缸，将推移梁和转载机向前推一个步距，即完成循环。第三节液压支架结构第三节液压支架结构2．端头支架、输送机、转载机配套关系

1-底座；2-转载机；3-连接销；4-导轨；5-机头底架；6-工作面输送机机头

允许输送机机头相对于转载机有2个方向的转动，1个方向的移动。即左右水平转角达±200，上摆角达350，下摆角为70，机头往后拉移时，下摆角可逐渐加大。沿工作面方向允许300mm的滑动量——3个自由度，且输送机机头与端头支架没有耳子直接相连，使输送机在运转过程中有较大的灵活性和适应性，便于配套。

第七单元乳化液泵站知识目标:

1.乳化液泵站的组成及各部分的作用

2.乳化液泵的结构和工作原理3.乳化液箱的结构及其附属装置的作用能力目标:

1.乳化液泵站的启动与停止2.乳化液泵站的日常维护

3.乳化液泵站的常见故障分析及处理方法

液压支架和外注式单体液压支柱的工作液体由乳化液泵站提供。泵站组成：乳化液泵、乳化液箱和其他附属设备。乳化液泵站第七单元乳化液泵站XRB型乳化液泵站1一乳化液箱;2，8一回液软管;3，6一高压软骨;4，5一进液软管;7一连杆;9一乳化液泵组;10一压力控制装置乳化液泵站由两套乳化液泵组、一套乳化液箱及附属装置等组成。乳化液泵组9由两台乳化液泵、防爆电动机、联轴器和底架等组成，通过连杆7与乳化液箱1连结为一个整体。两台乳化液泵通常是一台工作另一台备用，必要时也可两台同时运行，以获得较大的流量。

第七单元乳化液泵站

广泛使用移动式乳化液泵站，随工作面推进前移。国外出现远距离集中供液固定式泵站，供液距离达3～4km，采用直径50～70mm的厚壁无缝钢管向工作面供液。泵站相对固定，不必每日移动，便于安装、运行和管理维修，并可同时向两个工作面供液。

一、泵站主要参数泵站压力必须满足立柱初撑力和千斤顶最大推力所要求的乳化液工作压力。若工作压力不能兼顾时，可采用双压力供液系统。泵站工作压力

MPa

pm——根据立柱或千斤顶推算出的初撑工作压力，MPa；

k1——泵站到液压支架的管路压力损失系数，一般取1.1～1.2。支架管路长，弯曲多，应取大值。

第七单元乳化液泵站

移架速度应大于采煤机的截煤牵引速度。

移架速度主要取决于泵站供液流量。一般按支架全部立柱和千斤顶同时动作来估算所需泵站流量，即所需乳化液泵的流量：

L/min

Σqi——一架支架所有立柱和千斤顶完成全部动作所需要的乳化液体积，L；

vq——采煤机工作牵引速度，m/min；

A——支架中心距，m；

k2——泵站到支架管路泄漏损失系数，一般为1.1～1.3。

从乳化液泵产品系列中，选用规格参数稍大于计算所得压力、流量值的乳化液泵。

第七单元乳化液泵站

乳化液箱的有效容积：

容纳乳化液泵3min流量和箱底存液量、停泵时管路的最大回流量以及煤层厚度变化造成的液量差三部分流量之和。配备有足够容积的副储液箱，以备清洗液箱及采高大变化时储液用。二、乳化液泵XRB2B型乳化液泵1-曲轴；2-连杆；3-滑块；4-柱塞；5-吸液阀；6-排液阀；7-注油杯；8-导向铜环；9-半圆环10-螺套；11-承压块A-传动箱；B-泵头体；C-安全阀

乳化液泵站配两台乳化液泵，两泵并联供液或转换工作。

第七单元乳化液泵站

电动机经齿轮减速箱传动曲轴1，曲轴1有三曲拐，互成120°，两端由双列向心球面滚子轴承支承。

连杆2大端为剖分式结构，内装钢背高锡铝合金轴瓦，承载、抗疲劳和耐磨性能良好。连杆小端内装钢套，与滑块3用销轴铰接。滑块与滑道孔之间由活塞环密封，以防止曲轴箱润滑油外漏。第七单元乳化液泵站

传动箱内采用飞溅润滑。在连杆大端轴瓦盖上有两个油孔，当曲轴顺时针旋转(不允许反转)时，浸入油中的下孔将油带起后从上孔排出，从而使曲轴颈与轴瓦间得到润滑。三个滑道孔上方是小油池，通过小孔漏油去润滑滑道、连杆与滑块铰接面。

柱塞孔右端装有排气螺塞。吸、排液阀5、6为锥阀，阀心和阀座材料9Crl8，柱塞材料38CrMoAlA，表面氮化，硬度高且耐磨，心部调质。柱塞4左端通过两个半环9和压紧螺母10与滑块连接，压在承压块11上——更换柱塞方便，承压块受压变形后可翻转使用。

箱体与泵头体用缸体连接，内装导向套8支承并引导柱塞。柱塞与缸体上设有多道V形密封圈。当密封圈磨损后，可旋转外边的压紧螺母将密封压紧。通过注油杯7可向密封圈与柱塞间加润滑脂。

三、乳化液箱储存、回收、过滤和沉淀乳化液的设备。XRXTA型乳化液箱

1-沉淀室；2-消泡室；3-磁性过滤室；4-工作液室；5-蓄能器6-吸液过滤器和断路器；7-主供液箱；8-吸液管；9-排液管10-自动卸荷阀；11-压力表开关；12-回液断路器；13-卸载回液管14-过滤网槽；15-磁性过滤器；16-主回液管；17-清渣盖18-交替双进液阀；19-箱体；20-液位观察窗；21-溢流管

四、泵站液压系统

要求：

1.支架动作，系统即时供给高压液体；支架不动作，泵照常运转，但自动卸载；支架动作受阻、工作液体压力升高超过允许值时，限压保护——泵站系统必须装设自动卸载装置。

2.设手动卸载阀，实现泵空载起动。

3.系统装单向阀，防止停泵时液体倒流。

4.加手动泄液阀，在拆除支架或检修支架管路时泄出管路中的液体。

5.设有缓冲减振的蓄能器。2．乳化液箱的附属装置附属装置包括卸载阀、吸液过滤器、断路器、蓄能器和磁性过滤器等卸载阀卸载阀的作用是：（l）在液压泵启动前先打开手动卸载阀，以使泵在空载下启动；（2）当供液系统压力超过调定压力时（如停止用液时），卸载阀动作，把泵排出的化液直接送回乳化液箱，使泵站处于空载下运行（3）若供液系统压力低于规定压力时（是调定压力的70％左右），使泵站重新恢供液状态。

第七单元乳化液泵站

工作面支架立柱和千斤顶所需液压力不同，需要泵站供给不同的压力液——泵站分高压泵液压系统、高压—低压泵液压系统和高压泵—减压阀液压系统。XRB2B型泵站液压系统1-乳化液泵；2-安全阀3-卸载阀组；4-吸液断路器5-蓄能器；6-交替截止阀7-压力表开关；8-过滤槽9-磁性过滤器；10-乳化液箱11-吸液管；12-卸载回液管13-主回液管；