單體液壓支柱

　　單體液壓支柱是指利用液體壓力產生工作阻力并實現升柱和卸載的單根可縮性支柱。單體液壓支柱主要分為懸浮式、雙伸縮懸浮式、DN內注式以及玻璃鋼單體液壓支柱。

　　單體液壓支柱原理

　　單體液壓支柱是由缸體、活柱、閥等件組成的。其中三用閥是外注式單體液壓支柱的心臟，它由單向閥、卸載閥和閥部分組成。單向閥供單體液壓支柱供液用，卸載閥供單體液壓支柱卸載回柱用，閥單體液壓支柱具有恒阻特性?，F以外注式單體液壓為例介紹其結構和工作原理。

　　升柱時，操作注液槍把手，高壓液體經三用閥內的單向閥、閥筒上的徑向孔進入支柱下腔，活柱升高。當支柱頂蓋使金屬頂梁緊貼工作面頂板，活柱升高時，松開注液槍把手，注液槍即切斷島壓液流，這時支柱下腔壓力為泵站壓力，使支柱給予頂板的初撐力，完成升柱——初撐階段。

　　隨著支護時間的，工作面頂板作用在支柱上的載荷增加，當頂板壓力過支柱額定工作阻力時，支柱內腔的高壓液體將三用閥中的閥打開，液體從右閥管與閥套之間的間隙外溢，支柱內腔壓力，支柱下縮。當支柱內腔壓力低于閥彈簧力時，閥關閉，支柱內腔壓力液體停止外溢，支柱下縮。

　　回柱時，將卸載手把三用閥筒卸載孔中，轉動卸載手把(或扳動卸載裝設)、迫使安令閥軸向移動，從而打開卸載閥。支柱內腔乳化液經卸載閥、右閥管與注液閥體之間的間隙噴到工作面采空區，活柱在自重和復位彈簧作用下回縮，達到回柱目的。 [1]

　　單體液壓支柱用途

　　單體液壓支柱簡稱為單柱，在結構上與液壓支架不同。它與金屬鉸接頂梁配套，供普通機械化采煤工作面支護使用；也可供綜采工作面局部地區，如端頭或臨時支護使用。單柱沒有推移裝置、整體底座和頂梁，但柱體本身的結構較液壓支架上的支柱復雜。單柱也是恒阻工作式的支柱。

　　單體液壓支柱適用于傾角小于的水平或緩傾斜煤層(當采用的措施時，也可在25°～35°的煤層中使用)，并且要求底板不宜過軟，頂板周期壓力，直接頂易于垮落的圍巖條件，在底板過軟、地質條件復雜或分層的工作面使用單柱時，應采取相應的措施。

　　單體液壓支柱不準在下列條件下使用：

　　(1)淋水過大的工作面。

　　(2)使用其它性能支柱的工作面。

　　(3)使用木頂梁的工作面。

　　(4)有嚴重酸堿性淋水的工作面。

　　(5)暫不適用炮采工作面。 [2]

　　單體液壓支柱分類

　　由缸、活柱、閥等件組成。以油或高含水液壓液(含乳化液)等為工作液，供礦山支護用的單根支柱稱為單體液壓支柱。

　　單體液壓支柱按其供液方式不同，分為外供液式(簡稱外注式)和內供液式(簡稱內注式)支柱。按工作行程不同，支柱分為單伸縮(單行程)支柱和雙伸縮(雙行程)支柱。按使用材質不同，支柱分為鋼質支柱和輕合金支柱。

　　一、活塞式單體液壓支柱

　　(一)內注式單體液壓是柱

　　內注式單體液壓支柱在人力作用下靠支柱液體達到支撐頂板的目的。其主要由頂蓋、通氣閥、閥、活柱體、油缸體、支柱活塞、曲柄滑塊機構等件組成。

　　內注式單體液壓支柱包括升柱與仞撐、承載、卸載回柱三個過程。但由于支柱結構復雜，維護維修費用高，勞動強度大，生產成本高，使用量在逐步減少。

　　(二)外注式單體液壓支柱

　　外注式單體液壓支柱是往工作面乳化液泵站提供的壓力液體作用下達到支撐頂板目的的，也包括升柱與初撐、承載、卸載回柱三個過程。

　　外注式單體液壓支柱結構主要由頂蓋、段、圓弧焊縫、三用閥、柱頭、圓弧焊縫、手把體、活柱、油缸、復位彈簧、活塞、底座等組成。

　　二、懸浮式單體液壓支柱

　　懸浮式單體液壓支柱是20世紀末研發出的新型外注式單體液壓支柱，其克服了活塞式單體液壓支柱存在的焊縫斷裂、內泄漏、操作不便等缺陷，實現了無焊縫、無柱頭、無活塞的結構，具有工作行程大、使用、抗偏載能力強、使用等特點，在生產實踐中得到了良好的應用。懸浮式單體液壓支柱分為單伸縮和雙伸縮支柱兩大類。

　　(一)單伸縮懸浮式單體液壓支柱

　　單伸縮懸浮式單體液壓支柱結構主要由頂蓋、懸浮蓋、活柱、手把閥體、油缸、復位彈簧、底座、三用閥等部件組成。包括升柱和初撐、承載、卸載回柱式個過程，支柱的控制由三用閥完成。

　　(二)雙伸縮懸浮式單體液壓支柱

　　雙伸縮懸浮式單體液壓支柱主要由頂蓋、懸浮蓋、活柱、套缸、手把閥體、油缸、中缸、復位彈簧、底座、三用閥等部件組成。[3]

　　單體液壓支柱特點

　　內、外注式單體液壓支柱的工作原理、性能和回柱方式均相同，而結構、工作介質等有所不同，其各自的特點如下：

　　1)內、外注式單體液壓支柱區別

　　(1)外注式單體液壓支柱的工作液為乳化液，回柱時乳化液排至采空區。內注式單體液壓支柱的工作液為液壓油，回柱時油缸中的液壓油流回活柱內腔形成閉式。

　　(2)外注式單體液壓支柱用的乳化液由設在巷道中的泵站經高壓膠管、注液槍供給，并給予支柱的初撐力，初撐力由泵站壓力。內注式單體液壓支柱是靠支柱本身手搖泵來獲得初撐力，所以初撐力是根據操作力的大小來的。

　　(3)外注式單體液壓支柱是靠活柱體自重和復位彈簧降柱。內注式單體液壓支柱靠自重降柱。

　　(4)內注式單體液壓支柱在升降柱時，需要進氣、排氣，要求設有通氣裝置。外注式則不需要。

　　(5)外注式單體液壓支柱的活柱升到時依靠限位裝置限位。內注式單體液壓支柱的活柱升到時則依靠活柱裝油量的多少來限位。

　　(6)外注式單體液壓支柱上的閥都裝在一起，便于井下換和井上維修。內注式單體液壓支柱的閥、單向閥和卸載閥分別裝在不同的位置上，在井下無法換。

　　2)外注式單體液壓支柱的優點

　　(1)結構簡單。除三用閥外，支柱內腔少（不像內注式單體液壓支柱裝有一個手搖泵以及通風裝置等），因此加工容易、成本低。

　　(2)維護方便。支柱一般故障大多發生在三用閥上，在井下換一個好的三用閥后，支柱投入使用，整體升井，因此件發生故障的可能性少（而內注式單體液壓支柱的件的損壞都需支柱升井解體，維修工作量大）。

　　(3)升柱速度快。一般外注式單體液壓支柱的升柱速度為70~ 80mm/s。泵站壓力越高，升柱速度也就越高（內注式單體液壓支柱靠人工來完成，每搖手把，升柱行程一般只有20~30mm）。在升柱行程相同的情況下，外注式比內注式支柱的升柱速度快4~5。

　　(4)工作行程大，適應煤變化范圍大。外注式單柱行程不受升柱限制，可設計得大些，因而適應煤層變化的范圍大（內注式單柱因手工操作升柱，每次行程又小，所以支柱行程不可能設計得太大，否則將影響工人操作）。

　　(5)質量較輕。外注式單柱件少，所以質量輕。同一的內、外注式單柱的質量相差3—5kg。

　　3)外注式單體液壓支柱的缺點

　　(1)增加一套泵站和管路系統，系統多、環節多、管理較復雜（內注式單柱就不需要這些設備，在沒有電源和泵站的地方也可應用，管理較簡單，對工作面生產的影響也?。?。

　　(2)消耗乳化液，噸煤成本略有。外注式單柱在回柱時，將單柱內腔乳化液排至采空區，不能回收復用（內注式單柱回柱時，其液壓油流回活柱內腔，實現支柱本身液壓油閉路，所以液壓油的消耗量少）。

　　(3)外注式單柱是開式系統，單向閥、卸載閥暴露在外表，容易受污染而失效（內注式單柱的閥裝在支柱內腔，受外界污染的可能性小，所以性較高）。

　　(4)勞動條件較差。外注式單柱在注液前要沖洗注液嘴，操作不當就容易弄濕工作服（內注式單柱的液壓系統為閉式系統，油液不易外漏，所以勞動條件好些）。

　　因外注式單體支柱有很多優點，大多數煤礦外注式單體支柱。[4]

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