單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)設計

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1、單體液壓支柱的結(jié)構(gòu)設計第1章緒論1.1我國煤層貯存狀況我國是煤炭資源最為豐富的國家，煤炭的儲量和產(chǎn)量占世界第一位。煤炭已經(jīng)成為我國所依賴的重要能源。我國的煤炭資源分布地域極廣，煤層貯存狀況也各式各樣，主要有如下幾個特點：1、從圍巖和煤層貯存的關系上來說，我國不僅有貯存在軟巖頂板下的煤層和一般頂板條件下的煤層，還有賦存在堅硬頂板條件下的煤層。堅硬頂板下煤層開采難度相當大，常常有幾千平方米的懸頂出現(xiàn)，一旦垮落即可造成嚴重的事故。2、從煤層貯存的地質(zhì)條件來說，由于地質(zhì)條件復雜，由地殼運動而造成的被斷層破壞的煤層較多。在一塊煤田中，

2、總有幾條貫穿整個煤田的、大落差的斷層，至于較小的斷層更是層出不窮。3、從煤層自身的貯存條件上來說，在我國境內(nèi)的煤層有近水平煤層，有傾斜煤層，有急傾斜煤層，還有直立倒轉(zhuǎn)的煤層；不僅有相當穩(wěn)定的大片煤層，也有像我國南方的“雞窩”狀貯存煤層?？梢钥闯觯覈鞘澜缟厦簩淤A存條件最為復雜的國家。在開采的實踐過程中，工程技術(shù)人員所遇到的困難和解決困難的方式是全世界絕無僅有的。近幾年煤礦冒頂事故頻繁發(fā)生，因此，單體液壓支柱在采礦工業(yè)中是非常重要的。它保障著國家財產(chǎn)和人員的生命安全，尤其在大傾角煤層中，更能體現(xiàn)它的重要性。但通用式單體液壓支

3、柱不能滿足要求，所以對其頂蓋進行改進——采用防倒式頂蓋。1.2用途外注式支柱是一種外部供液的恒阻式單體液壓支柱。它可與金屬頂梁配套使用，也可單獨做點柱用，供煤礦一般機械化工作面支護頂板，或供綜合機械化工作面作端頭支護及其他臨時性支護。1.3適用范圍外注式支柱使用于下列煤層條件：1、煤層傾角大于25°～35°的急傾斜回采工作面。2、煤層頂、底板條件40（1）工作阻力為300KN的支柱，底板抗壓入強度應為28MP以上。如底板較軟，支柱壓入底板的深度以不惡化頂板的完整性及不影響支柱的回收為限，否則，應采取“穿鞋”或加大底座等措施。

4、（2）適用于一人工作時進行支護作業(yè)。（3）頂板冒落情況較好，冒落后不影響支柱的回收。（4）在分層開采人工假頂工作面或地質(zhì)構(gòu)造較復雜的條件下使用時，應采取安全措施。（5）在煤質(zhì)較軟的爆破采煤工作面使用時，應對活柱體外表面采取保護措施，以防崩壞。且不能當貼幫柱用。本支柱不宜使用在下列條件的工作面：3、煤質(zhì)較硬的炮采工作面，以及周期來壓特別強烈或有沖擊地壓的工作面。4、工作面采高太低，不能保證頂板下沉后支柱安全回收所需的最小高度。5、不同工作特征或不同工作阻力的支柱，均不能在同一工作面混用。1.4單體液壓支柱發(fā)展概況1.4.1國內(nèi)

5、外單體液壓支柱的發(fā)展趨勢40目前，我國煤礦的回采工作面支護裝備，除一部分整體自移式液壓支架外，主要的仍使用六十年代初期發(fā)展的摩擦式金屬支柱，用這種支柱裝備的回采工作面的產(chǎn)煤量約占百分之七十以上。六十年代初期，回采工作面幾乎全部使用木支架。當時開始了第一次支護技術(shù)改革，即摩擦式金屬支柱配以鉸接頂梁代替木支護，并經(jīng)歷了大約三年時間大量推廣應用。其最突出的效果之一是大幅度的降低了木材消耗。與此同時，也促使人們認識到礦山支護是一門綜合的技術(shù)，與巖層控制及采掘工序緊密相關，對加強頂板管理促進安全生產(chǎn)起著舉足輕重的作用。我國在六十年代已

6、開始了液壓支柱的研究，經(jīng)過一度中斷后，于七十年代初繼續(xù)進行研究試制工作，至七十年代末完成了工業(yè)性試驗，進行了技術(shù)鑒定，現(xiàn)已經(jīng)投入成批生產(chǎn)，并正在有計劃的逐步進行回采支護的更新?lián)Q代工作。近幾年國內(nèi)的大量實踐證明，使用單體液壓支柱有著良好的技術(shù)經(jīng)濟效果，適合國情，適應煤礦的具體情況，是進行回采支護第二次技術(shù)改革的一個方向。但是在大傾角煤層的支護作業(yè)中，使用通用式頂蓋還是具有一定的缺陷。因此，本次設計主要針對這一問題進行解決與改進。國外主要產(chǎn)煤國家中，單體液壓支柱曾經(jīng)在回采工作面廣泛采用，最早研制、使用的國家（如英國）在四十年代后

7、期就已有產(chǎn)品問世。其后，聯(lián)邦德國、日本、波蘭、蘇聯(lián)等國家在五十年代相繼采用，如聯(lián)邦德國薩爾礦區(qū)大體經(jīng)歷十年左右的時間在條件適應的工作面基本上全部使用。從1956年到1963年，使用單體液壓支柱的產(chǎn)量達84.8%，五年左右時間內(nèi)使用量增長了7～8倍。國外單體液壓支柱的使用情況表明，在六十年代初期技術(shù)即達到成熟階段。1.4.2使用單體液壓支柱的突出優(yōu)點1、初撐力高一般地，初撐力可以達到7～10t，為摩擦式金屬支柱的3～10倍（摩擦式金屬支柱用液壓升柱裝置時初撐力2～3t，不用液壓升柱裝置時初撐力僅1t左右）。2、恒阻的性能在較小

8、的頂板下沉量情況下，支柱即可達到額定的工作阻力，并保持恒阻的特點（摩擦式金屬支柱在頂板下沉量大，支柱下縮到100mm至400mm以上時才能達到最大工作阻力）。顯然，單體液壓支柱能很快達到較高的工作阻力，大大改善了頂板維護狀況。3、支柱承載力均勻初撐力大與恒阻的特點，使各支柱能較均勻的承受載