淺議外注式液壓支柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與管理

賀秦鑫

摘要：外注式液壓支柱是一種在井下被廣泛應(yīng)用的液壓支護(hù)設(shè)備，具有諸多優(yōu)點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用。由于各個煤礦的管理水平以及礦工素質(zhì)參次不齊，隨著使用單位的大量增加，外注式液壓支柱的應(yīng)用管理問題也凸現(xiàn)出來，因此，學(xué)好用好外注式液壓支柱，就成為煤炭生產(chǎn)與設(shè)備教學(xué)人員必須引起重視的問題。

關(guān)鍵詞：外注式液壓支柱；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；設(shè)備管理；液壓支護(hù)設(shè)備；煤礦生產(chǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD355 文章編號：1009-2374（2015）23-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.041

1 概述

外注式液壓支柱是一種在井下被廣泛應(yīng)用的液壓支護(hù)設(shè)備，體積小、支護(hù)性能高、適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便、維修容易、投資少，在機(jī)械化采煤工作面和綜采工作面都能起到支護(hù)作用，在冒頂搶險(xiǎn)的時(shí)候也能夠起到臨時(shí)支護(hù)的作用。

自20世紀(jì)80年代起，我國的大中型煤礦先后批量使用外注式液壓支柱代替了傳統(tǒng)的木支護(hù)和金屬支柱。后來隨著國家對中小型煤礦安全的加強(qiáng)，外注式液壓支柱得到了更為廣泛的應(yīng)用。隨著使用單位的大量增加，外注式液壓支柱的應(yīng)用管理問題也逐漸凸現(xiàn)出來，在影響支柱使用壽命的同時(shí)，更重要的是很容易引發(fā)煤礦生產(chǎn)安全事故。由此可知，外注式液壓支柱對煤礦安全生產(chǎn)具有重要作用。因此，學(xué)好用好外注式液壓支柱，就成為煤炭生產(chǎn)與設(shè)備教學(xué)人員必須引起重視的問題。

2 外注式液壓支柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

若想學(xué)好用好外注式液壓支柱，首先應(yīng)該從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的學(xué)習(xí)了解與掌握開始。

2.1 圖解外注式液壓支柱

外注式液壓支柱的圖解結(jié)構(gòu)如圖1（a）。其主要部件包括頂蓋、活柱、注液槍、泵活接高壓管、缸體、復(fù)位彈簧、活塞、底座、手把、三用閥。

在圖1中，活柱（2）、缸體（5）、復(fù)位彈簧（6）、活塞（7）、底座（8）等共同組成一個完整的活塞桿式推力液壓缸，一般使用圖1（b）所示符號作為圖解表示。

2.2 外注式液壓支柱的工作原理

外注式液壓支柱的工作原理如圖2所示。其工作原理包括三個過程：升柱初撐、承載溢流、卸載降柱。

2.2.1 升柱初撐。液壓支柱離不開提供壓力作用的液體，在外注式液壓支柱中所使用的液體是來自泵站的乳化液。在升起支柱的過程中，按下注液槍手把，經(jīng)過泵站增壓的乳化液經(jīng)過注液槍和單向閥，進(jìn)入支柱內(nèi)腔，將支柱頂起，直至支柱撐緊工作面，有溢流外泄的時(shí)候，松開注液槍手把，拔出注液槍，完成升柱初撐。

2.2.2 承載溢流。根據(jù)力的作用是相對的物理原理，當(dāng)支柱對工作面產(chǎn)生壓力，起到支撐作用的時(shí)候，工作面同時(shí)對液壓支柱也產(chǎn)生一個力量相等、方向相反的阻力。當(dāng)阻力大于事先設(shè)定好的安全閥的承受力時(shí)，安全閥自動打開，乳化液隨之外溢，支柱內(nèi)腔壓力變小，支柱回縮，當(dāng)支柱壓力等于安全閥設(shè)定好的承受力的時(shí)候，停止回縮，同時(shí)乳化液停止外溢，使得支柱保持合適的力度，繼續(xù)起到支撐作用。安全閥的這個功能既可以有效保護(hù)液壓支柱不受損害，也可以防止工作面因支撐力過大而出現(xiàn)開裂、破碎等險(xiǎn)情。在實(shí)際工作中，受井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，工作面肯定會發(fā)生一定程度的變形，因此承載溢流是一個動態(tài)的變化，以保證液壓支柱的動態(tài)細(xì)微平衡。

2.2.3 卸載降柱。當(dāng)液壓支柱完成支撐任務(wù)之后或是需要卸載的時(shí)候，扳動卸載閥把手，打開卸載閥門，乳化液自動流出內(nèi)腔，支柱在自身重力與復(fù)位彈簧的共同作用下縮回至原位，完成卸載降柱。

卸載閥、單向閥、安全閥以及其他零件共同組成了三用閥。

3 外注式液壓支柱的使用與維護(hù)

3.1 使用外注式液壓支柱時(shí)的注意事項(xiàng)

3.1.1 不能混用液壓支柱。在一個工作面不能混用不同型號、不同規(guī)格的液壓支柱，否則會因?yàn)橹瘟Σ痪鶆?，?dǎo)致工作面受力強(qiáng)度不同而容易引發(fā)生產(chǎn)事故，同時(shí)對液壓支柱也會起到破壞作用。在操作使用的細(xì)節(jié)方面，需要注意的事項(xiàng)有：（1）柱帽、柱靴的使用規(guī)格應(yīng)該一致，以免發(fā)生局部壓強(qiáng)不同而導(dǎo)致底板受損；（2）在支柱與頂梁之間不能隨意安插木楔板皮等填充物，在需要加裝插板時(shí)，必須選用規(guī)格一致的材料；（3）在安置液壓支柱之前，必須徹底清除地表的浮煤浮矸。

3.1.2 液壓支柱不能代替頂溜器。在使用規(guī)范中明文規(guī)定液壓支柱不能代替頂溜器，但是在作業(yè)現(xiàn)場，工作人員為了圖省事，經(jīng)常違規(guī)操作，結(jié)果是造成液壓支柱發(fā)生彎曲變形等損壞現(xiàn)象。

3.1.3 正確使用三用閥。不同的支柱有不同配套的三用閥，錯誤地使用三用閥的事例主要有：（1）管理混亂，胡亂配套，隨意搭配使用；（2）三用閥的安裝位置出現(xiàn)錯誤，影響支柱的正常卸載；（3）培訓(xùn)不夠，工人對溢流現(xiàn)象認(rèn)識不足，當(dāng)發(fā)生溢流時(shí)，第一反應(yīng)是擰緊螺絲，導(dǎo)致三用閥出現(xiàn)故障，嚴(yán)重者會因?yàn)橹瘟^大而發(fā)生冒頂事故。

3.1.4 合理選擇與放置支柱。選擇液壓支柱一定要注意洞壁巖性與礦壓，不改變頂板巖性和礦壓是最基本的選擇要素。（1）在放置液壓支柱的時(shí)候，在考慮足夠的支撐力的同時(shí)，對承載均勻度、初撐力均勻度都要認(rèn)真考慮；（2）在安置頂蓋的時(shí)候，應(yīng)該避免出現(xiàn)頂蓋受力不均勻的情況，要保證頂蓋的3個彈性圓柱銷受力均勻；（3）在進(jìn)行回柱操作的時(shí)候，要先降柱后回柱；懸掛擋矸簾，防止矸石砸壞支柱；嚴(yán)禁使用鋼釬、鎬頭等敲擊支柱，以免損壞三用閥；當(dāng)支柱被壓死的時(shí)候，不能使用絞車、機(jī)械、炸藥等強(qiáng)行拆卸，應(yīng)該先做好臨時(shí)支柱，再使用挑頂或臥底的方法撤出支柱。總之，不合理的放置行為容易造成設(shè)備損壞，容易引發(fā)安全事故，必須嚴(yán)格禁止。

3.1.5 選用合格的乳化液。為了保證支柱能夠正常工作，乳化液必須在濃度、防銹、潤滑、防腐等方面達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。有些煤礦，尤其是小煤礦，為了節(jié)省成本，使用低濃度、除雜不徹底、變質(zhì)的乳化液，甚至是使用清水代替乳化液。這些都會對液壓支柱造成銹蝕、磨損、密封橡膠老化等傷害，留下諸多生產(chǎn)安全隱患，所以必須按規(guī)定選用合格的乳化液。

3.1.6 保持支柱內(nèi)腔清潔。外界污染主要是從單向閥進(jìn)入支柱內(nèi)腔，污染源包括不合格的乳化液、粉塵、煤渣、污水等，各種污染物會對密封橡膠圈、閥門、支柱等造成損害。避免污染的有效辦法：（1）保持乳化液泵箱內(nèi)外清潔；（2）使用合格的乳化液；（3）在注液前沖洗干凈三用閥周圍的污染物。

3.2 外注式液壓支柱的維護(hù)

對外注式液壓支柱的維修維護(hù)一定要嚴(yán)格按照《液壓支柱維修規(guī)程》進(jìn)行操作。但是在實(shí)際工作中，存在三個主要弊病：

3.2.1 零部件清洗不仔細(xì)。有些污染物會被乳化液沖入支柱深處，在定期維護(hù)和不定期的維修中，工人為了趕工期、圖省事，對這些部位的零部件不做徹底清洗，留下安全使用的隱患。

3.2.2 拆卸不合規(guī)范。只拆底座，不拆手把體，這樣的操作容易造成柱頭劃傷油缸內(nèi)壁，導(dǎo)致密封失效；不拆手把體，就不可能徹底清潔保養(yǎng)，時(shí)間一長，導(dǎo)致鋼絲槽銹蝕，影響手把體自由旋轉(zhuǎn)功能。

3.2.3 不更換防塵圈、導(dǎo)向環(huán)等膠墊。在維護(hù)維修的時(shí)候，對密封圈的更換是比較注意的，但是對于防塵圈、導(dǎo)向環(huán)的及時(shí)更換率就不是很上心了。起因是有些員工往往會認(rèn)為：這些只是起到隔離與增加摩擦的作用，不涉及泄露乳化液、潤滑油的問題，換不換不要緊。結(jié)果造成環(huán)圈破損，起不到防塵和防止機(jī)械劃傷的作用。

以上這些弊病，多為工作責(zé)任心不強(qiáng)、專業(yè)知識不足、工作不認(rèn)真而導(dǎo)致。加大檢查監(jiān)督力度，加強(qiáng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，可以有效避免這些弊病的發(fā)生。

4 結(jié)語

總之，只有建立在充分認(rèn)識了解液壓支柱結(jié)構(gòu)與工作原理的基礎(chǔ)之上，才能對液壓支柱的使用和維護(hù)進(jìn)行有效的管理，才能發(fā)揮其應(yīng)用功效，對于降低生產(chǎn)成本、提高煤炭生產(chǎn)安全具有積極意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 李壽昌，王位輝，張朝樣.外注式單體液壓支柱液壓工作原理圖的研究[J].煤礦機(jī)械，2011，（9）.

[2] 李寧.外注式單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及管理措施[J].煤礦機(jī)械，2008，（4）.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）