淺議外注式液壓支柱的結構特點與管理

賀秦鑫

摘要：外注式液壓支柱是一種在井下被廣泛應用的液壓支護設備，具有諸多優點和廣泛的應用。由于各個煤礦的管理水平以及礦工素質參次不齊，隨著使用單位的大量增加，外注式液壓支柱的應用管理問題也凸現出來，因此，學好用好外注式液壓支柱，就成為煤炭生產與設備教學人員必須引起重視的問題。

關鍵詞：外注式液壓支柱；結構特點；設備管理；液壓支護設備；煤礦生產 文獻標識碼：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用的液壓支護設備，體積小、支護性能高、適應性強、使用方便、維修容易、投資少，在機械化采煤工作面和綜采工作面都能起到支護作用，在冒頂搶險的時候也能夠起到臨時支護的作用。

自20世紀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的木支護和金屬支柱。后來隨著國家對中小型煤礦安全的加強，外注式液壓支柱得到了更為廣泛的應用。隨著使用單位的大量增加，外注式液壓支柱的應用管理問題也逐漸凸現出來，在影響支柱使用壽命的同時，更重要的是很容易引發煤礦生產安全事故。由此可知，外注式液壓支柱對煤礦安全生產具有重要作用。因此，學好用好外注式液壓支柱，就成為煤炭生產與設備教學人員必須引起重視的問題。

2 外注式液壓支柱的結構特點

若想學好用好外注式液壓支柱，首先應該從其結構特點的學習了解與掌握開始。

2.1 圖解外注式液壓支柱

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

在圖1中，活柱（2）、缸體（5）、復位彈簧（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，經過泵站增壓的乳化液經過注液槍和單向閥，進入支柱內腔，將支柱頂起，直至支柱撐緊工作面，有溢流外泄的時候，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。根據力的作用是相對的物理原理，當支柱對工作面產生壓力，起到支撐作用的時候，工作面同時對液壓支柱也產生一個力量相等、方向相反的阻力。當阻力大于事先設定好的安全閥的承受力時，安全閥自動打開，乳化液隨之外溢，支柱內腔壓力變小，支柱回縮，當支柱壓力等于安全閥設定好的承受力的時候，停止回縮，同時乳化液停止外溢，使得支柱保持合適的力度，繼續起到支撐作用。安全閥的這個功能既可以有效保護液壓支柱不受損害，也可以防止工作面因支撐力過大而出現開裂、破碎等險情。在實際工作中，受井下地質結構影響，工作面肯定會發生一定程度的變形，因此承載溢流是一個動態的變化，以保證液壓支柱的動態細微平衡。

2.2.3 卸載降柱。當液壓支柱完成支撐任務之后或是需要卸載的時候，扳動卸載閥把手，打開卸載閥門，乳化液自動流出內腔，支柱在自身重力與復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

3.1 使用外注式液壓支柱時的注意事項

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、不同規格的液壓支柱，否則會因為支撐力不均勻，導致工作面受力強度不同而容易引發生產事故，同時對液壓支柱也會起到破壞作用。在操作使用的細節方面，需要注意的事項有：（1）柱帽、柱靴的使用規格應該一致，以免發生局部壓強不同而導致底板受損；（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，必須選用規格一致的材料；（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。在使用規范中明文規定液壓支柱不能代替頂溜器，但是在作業現場，工作人員為了圖省事，經常違規操作，結果是造成液壓支柱發生彎曲變形等損壞現象。

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錯誤，影響支柱的正常卸載；（3）培訓不夠，工人對溢流現象認識不足，當發生溢流時，第一反應是擰緊螺絲，導致三用閥出現故障，嚴重者會因為支撐力過大而發生冒頂事故。

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候，在考慮足夠的支撐力的同時，對承載均勻度、初撐力均勻度都要認真考慮；（2）在安置頂蓋的時候，應該避免出現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）在進行回柱操作的時候，要先降柱后回柱；懸掛擋矸簾，防止矸石砸壞支柱；嚴禁使用鋼釬、鎬頭等敲擊支柱，以免損壞三用閥；當支柱被壓死的時候，不能使用絞車、機械、炸藥等強行拆卸，應該先做好臨時支柱，再使用挑頂或臥底的方法撤出支柱?？傊缓侠淼姆胖眯袨槿菀自斐稍O備損壞，容易引發安全事故，必須嚴格禁止。

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、防腐等方面達到規定標準。有些煤礦，尤其是小煤礦，為了節省成本，使用低濃度、除雜不徹底、變質的乳化液，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，留下諸多生產安全隱患，所以必須按規定選用合格的乳化液。

3.1.6 保持支柱內腔清潔。外界污染主要是從單向閥進入支柱內腔，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

對外注式液壓支柱的維修維護一定要嚴格按照《液壓支柱維修規程》進行操作。但是在實際工作中，存在三個主要弊?。?/p>

3.2.1 零部件清洗不仔細。有些污染物會被乳化液沖入支柱深處，在定期維護和不定期的維修中，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壁，導致密封失效；不拆手把體，就不可能徹底清潔保養，時間一長，導致鋼絲槽銹蝕，影響手把體自由旋轉功能。

3.2.3 不更換防塵圈、導向環等膠墊。在維護維修的時候，對密封圈的更換是比較注意的，但是對于防塵圈、導向環的及時更換率就不是很上心了。起因是有些員工往往會認為：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。結果造成環圈破損，起不到防塵和防止機械劃傷的作用。

以上這些弊病，多為工作責任心不強、專業知識不足、工作不認真而導致。加大檢查監督力度，加強業務培訓，可以有效避免這些弊病的發生。

4 結語

總之，只有建立在充分認識了解液壓支柱結構與工作原理的基礎之上，才能對液壓支柱的使用和維護進行有效的管理，才能發揮其應用功效，對于降低生產成本、提高煤炭生產安全具有積極意義。

參考文獻

[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].煤礦機械，2011，（9）.

[2] 李寧.外注式單體液壓支柱的結構特點及管理措施[J].煤礦機械，2008，（4）.

（責任編輯：秦遜玉）