关于单体液压支柱支护技术DOC.docx

1、关于单体液压支柱支护技术DOC一、关于支护现状1. 引言我国是世界上采煤工作面最多，使用顶板支护设备数量最多的国家。由于我国的煤层赋存条件特别复杂，顶板支护设备受到了很大的限制。因而从工作面数量来看，10%的工作面可采用综采支护设备，也很少发生顶板事故，而90%的工作面使用单体支护设备，也常常发生顶板事故。从回采工作面从业的矿工人数看，综采支护设备工作面从业的矿工人数仅占10%，而单体支护设备工作面从业的矿工人数占有90%。从安全情况看，10%的从业矿工人数是安全或比较安全，而90%从业的矿工是不安全的或随时处于危险状况。从全国煤矿发生的伤亡事故看，因顶板发生的伤亡人数占所有伤亡人数的4045

2、%。因而顶板事故是我国煤矿发生事故频率最高的伤亡事故。2. 现有单体支护设备存在的问题我国目前使用的单体支护设备是木支柱、金属摩擦支柱、活塞式液压支柱（DZ型）三种单体支护设备。根据不完全统计，我国所需的各类型单体支护材料或设备大约在400500万根，是一个很庞大的产业。但是就现有的三种单体支护材料或设备而言，存在着很大的甚至很严重的安全隐患，这一点必须引起各有关方面的关注和关切。木支柱作为一种古老而又简陋的支护材料，其没有初撑力，也没有恒增阻降距，支撑力也无法保证，因而随时都可能发生冒顶伤亡事故的安全隐患。由于其消耗木材量相当大，造成了各地树林的乱砍乱伐，也造成了严重的生态平衡问题。金属摩擦

3、支柱是六十年代发展起来的一种简单的单体支护设备，与木支柱相比可节省大量木材，而且也可复用。但是其不能保证恒增阻降距，支撑力受温度、湿度及操作工人等不可控制的因素影响很多，顶板随时都有发生冒顶伤亡事故的可能。活塞式液压支柱（DZ型）是八十年发展起来的一种单体支护设备，与前两种单体支柱相比可保证恒增阻降距，支撑力也能得到控制，但是这种支柱也存在着严重的安全隐患。比如：1）由于活塞式液压支柱的技术原理和结构特点，造成了活塞上Y形密封圈的外唇与油缸的内壁表面为高压密封面，当顶板压力加大时，油缸内壁表面直径就会增大，因而造成活塞和油缸之间常常产生内泄漏，造成支柱的虚顶、脱顶、甚至支柱自动倒下等现象，内泄

4、漏发生的很频繁也很广泛，而且是随时随地的。由于是内泄漏，矿工用肉眼是无法发现的，因而内泄漏是一种无法控制的安全隐患，因而造成了较多的冒顶伤亡事故。 2）由于活塞式液压支柱的技术原理和结构特点，在立柱上设有强度薄弱的圆弧焊缝，该圆弧焊缝的质量在工艺上很难保证，尽管在MT112-93标准第5.3.5条中规定了焊缝的抗拉强度b500Mpa，延伸率s10% 的具体要求，但在生产现场如何检测的问题一直无法解决，因而常常造成焊缝的失效事故，如：立柱焊缝断裂、焊缝渗漏、焊缝泄露等现象，造成支柱失效或发生冒顶伤亡事故。因而活塞式液压支柱也存在着严重的安全隐患。3. DWX型液压支柱的诞生及技术现状针对我国单体

5、支护设备的现状和存在的安全隐患等问题，中国矿业大学矿山机械研究所从1992年09月开始列题研究，进行了数十次的试验和上百次的产品改进，完成了DWX型悬浮式液压支柱系列产品的研制工作。DWX型悬浮式液压支柱已获国际发明、国家发明和国家实用新型专利10余项。该系列产品于2002年9月通过了由国家煤矿支护设备质量监督检验中心根据MT112-93矿用单体液压支柱国家标准所做的性能测试和寿命试验。2002年9月取得了煤安标志证书。该产品于2003年被国家科学技术部列为“十五”国家科技成果重点推广计划项目。随着DWX型液压支柱的推广应用，它的柱塞悬浮、密封胀紧、密封补偿等技术特点已被社会了解和认识，它的无

6、内泄漏、无圆弧焊缝等安全理念也已被社会接受，并被社会誉为“生命支柱”和“矿工生命的保护神”。也有人把DWX型悬浮式单体液压支柱形象地比喻为“以柔克刚，太极功夫”，也恰恰说明了其支撑力大的特点。二、单体液压支柱主要产品序列及图片介绍1. 内注式单体液压支柱1）型号含义如：NDZ18-25/802）技术参数举例3）使用范围用于炮采工作面、普采工作面顶板支护和综采工作面的端头支护，适合于煤层倾角小于25缓倾斜回采工作面，采取措施也可用于2535的回采工作面支护。与铰接顶梁配套使用。2. 外注式单体液压支柱1）型号含义如：DZ18-30/802）产品图片3）技术参数举例型号额定工作阻力（KN）额定工作

7、液压（MPa）初撑力（KN）泵站液（MPa）最大高度（mm）最小高度（mm）工作行（mm）缸径(mm)质量(Kg)DZ35-20/10020025.5118-5715-203500270080010088DZ30-25/10020025.5118-5715-203000220080010078.8DZ28-25/10025031.8118-5715-202800200080010070DZ25-30/10025031.8118-5715-202500170080010058DZ22-30/10030038.2118-5715-202240144080010055DZ20-30/10030038

8、.2118-5715-202000124076010048DZ18-30/10030038.2118-5715-201800111069010047DZ16-30/10030038.2118-5715-201600100559510043.5DZ14-30/10030038.2118-5715-20140090050010040DZ12-30/10030038.2118-5715-20120079240810036.3DZ10-30/10030038.2118-5715-20100068531510032DZ08-30/10030038.2118-5715-2080057822210026.2

9、DZ06-30/10030038.2118-5715-2063048514510025.14）使用范围用于炮采工作面、普采工作面顶板支护和综采工作面的端头支护，适合于煤层倾角小于25缓倾斜回采工作面，采取措施也可用于2535的回采工作面支护。与铰接顶梁配套使用。3. DWX型悬浮式矿用单体液压支柱1）产品图片2）型号说明例如DW35-180/100X D-代表单体液压支柱 W-代表外注式 35-为支柱最大高度 180-为支柱的额定工作阻力 100-为支柱的油缸直径 X-为悬浮式技术原理例如DW45-200/100LXD-代表单体液压支柱 W-代表外注式 45-为支柱最大高度 200-为支柱的额

10、定工作阻力 110-为支柱的油缸直径 L-为临时支护用液压支柱 X-为柱塞悬浮式原理 3）技术标准MT112.1-2006矿用单体液压支柱国家行业标准与Q/320831XQQ001-2007临时支护用单体液压支柱企业标准。4）技术参数举例(1) 100缸径系列规格及主要技术特征项目型号最高高度mm最低高度mm工作行程mm工作阻力kN整柱重量kg支柱工作范围mm工作液压MPa泵站压力MPa初撑阻力KN工作液体回柱方式DW35180/100X350019801520180801980350034.61520108.5144.7乳化液远距离和近距离DW31180/100X31501800135074

11、18003150DW28250/100X2800161011902506616102800DW25250/100X2500144010606014402500DW22300/100X22401280960300561280224041.5DW20300/100X200011508505211502000DW18300/100X180010357654810351800DW16300/100X1600920680449201600DW14300/100X1400810590408101400DW12300/100X1200700500367001200DW10300/100X1000595405

12、325951000DW08300/100X80049031028490800DW06300/100X63040023025400630(2) 110缸径系列规格及主要技术特征项目型号最高高度mm最低高度mm工作行程mm工作阻力kN额定液压MPa初撑阻力kN泵站压力MPa整柱重量kg支柱工作范围工作液体回柱方式DW35300/110X35001980152030034.0132.3176.4152084.019803500乳化液或井下水（中性水）远距离和近距离DW31300/110X31501800135077.018003150DW28350/110X28001610119035039.771

13、.016102800DW25350/110X25001440106066.014402500DW22350/110X2240128096061.012802240DW20350/110X2000115085056.011502000DW18350/110X1800103576552.010351800DW16350/110X160092068048.0920 1600DW14350/110X140081059044.0810 1400DW12350/110X120070050040.0700 1200DW10350/110X100059540536.0595 1000DW08350/110X8

14、0049031032.0490 800DW06350/110X63040023028.0400 - 630(3) 110缸径DWLX型系列规格及主要技术特征项目型号最高高度mm最低高度mm工作行程mm工作阻力kN额定液压MPa初撑阻力KN泵站压力MPa整柱重量kg支柱工作范围工作液体回柱方式DW45200/110LX45002520198020022.7132.3176.41520103.325204500乳化液或井下水（中性水）远距离和近距离DW42200/110LX42002360184097.023604200DW40250/110LX40002250175025028.393.0225

15、04000DW38250/110LX38002140166089.0214038005）DWX型液压支柱主要技术特点1采用柱塞悬浮式技术原理，悬浮力达到工作阻力的五分之四，立柱受力仅为五分之一。大大提高了支柱的稳定性和安全性，也提高了支柱的支撑高度、承载能力和抗偏载能力。2在活柱上不再设有工艺难以保证的圆弧焊缝，也提高了立柱的强度和可靠性，避免了因焊缝疲劳断裂而造成的冒顶等事故隐患，保证了矿工的生命安全。3在油缸内无活塞，也不存在内泄漏，避免了因内泄漏造成的支柱虚顶、支柱脱顶，避免了支柱因虚顶和脱顶而造成的伤人事故隐患，保证了矿工的生命安全。4根据支柱规格不同，悬浮式液压支柱的整柱重量比活塞式

16、液压支柱减轻了15-30%以上，甚至比轻合金支柱还轻，而撑载能力提高了25%，使用范围扩大了200%，支柱的最小高度大大缩短，搬动、运输、使用均很方便。5DWX型液压工作行程大，扩大了使用范围。特别是顶板下沉较大的工作面，大行程支柱仍能满足大的恒增阻降距，不仅回柱方便，也提高了支柱的回收率，减少了支柱消耗，降低了生产成本。6DWX型液压支柱的三用阀设于手把体上，注液时，三用阀不随支柱的活柱升高而升高，操作方便，安全可靠。7DWX型液压支柱的各静密封点，均采用了密封胀紧技术原理。在顶板来压情况下或在支柱高压支撑情况下，可保持支柱的密封胀紧状态，而且压力越大密封越紧，保证了顶板的支护质量和矿工的生

17、命安全。8DWX型液压支柱的滑动密封点，采用了密封补偿和密封胀紧技术原理。在密封有磨损的情况下，可有效补偿。在支柱高压支撑情况下，可保持密封胀紧状态，大大提高了滑动密封点的密封和安全性能，减少了密封的更换率，降低了维修和维护费用。9DWX型液压支柱活柱外表面采用特殊的氮化工艺表面处理工艺或采用镍-磷-硼度层工艺处理，实现防腐、耐磨，防炮爆的性能。工作介质使用煤矿的井下水，保证了工作环境和地下水不受汚染，保证了矿区饮用水的质量，从而保障了矿区生活人群的健康，是一种理想的环保型采煤工作面支护设备。10DWX型液压支柱使用于整个工作面，不仅提高了安全性、可靠性，而且整个工作面整齐美观，操作方便，为工

18、作面的安全管理带来方便。11DWX型液压支柱的工作行程大，使用范围广，每个规格可替代活塞式液压支柱的24个规格，减少了规格品种，给支柱管理带来方便，也降低了支柱的设备成本和管理成本。12DWX型液压支柱系列产品包括120、110、100、90、80、70、63七个缸径系列108个规格型号产品，每个工作面可根据顶板情况进行选择，特别是对于顶板压力较小的工作面，选择较小缸径系列的支柱，将大大减轻矿工的劳动强度。13DWX型悬浮式单体液压支柱内腔形成了一个细长的液体柱，该液体柱产生的纵向力不仅是DWX型支柱的悬浮力，同时也是从顶盖到底座之间的一个液体弹簧，当支柱受到冲击地压的作用时，该液体柱起到很好

19、的缓冲作用，提高了采煤工作面的安全性。6）适用范围 DWX型(悬浮式)单体液压支柱是一种新型外部供液的恒阻单体液压支柱，是炮采工作面、高档机械化普采工作面的配套设备，也是综采工作面的端头支护设备。普遍适用于煤矿回采工作面的顶板支护和端头支护，由于该产品承载能力大、抗偏载能力强、工作行程大、适用范围广，因而可广泛应用于薄煤层、中厚煤层及较厚煤层工作面。4. 新型免维修单体液压支柱问世新型免维修单体液压支柱，日前在皖北煤电公司百善煤矿试生产。这种新型产品的问世，告别了我国传统单体防腐性能差、维修周期短、效率低的历史。免维修型单体液压支柱具有严怀亭发明的三项核心技术，即SEBF重腐蚀防护技术的成功应

20、用；柱头上设有集尘腔；可更换标示内容的保险标牌。作为百善煤矿多经公司副经理的严怀亭，多年从事煤矿机械加工、制造、维修工作，长期的工作实践，积累了丰富的经验，先后获得十几项发明成果。2001年，他针对我国传统单体油缸内壁腐蚀严重，单体寿命减少，重复维修等弊端，大胆采用中科院科研成果熔融结合环氧涂层技术，结合自己独创的磨削加工新工艺，冲破4家使用未成的障碍，获得成功，使产品合格率达95%。在原有的基础上，提高了活柱筒的强度，增强了作业面支撑的稳定性和安全性。此后，他又针对传统“28型”以上的单体“三用伐”，操作时易带进杂质沉积伐内，不能正常使用，给支柱安全和人身安全造成威胁的现象，在柱头上设置“垃

21、圾箱”，并使箱体的容积量保持一年以上的清洗周期，保证了“三用伐”在一个维护周期内不会因杂质堵塞影响工作，延长了新型柱体的寿命。同时，严怀亭还针对传统单体喷漆标牌易磨，焊接易伤柱体，不易管理的缺陷，研制出可更换、变换数据的活动标牌，结构简单，制造方便，牢固可靠，使用不会磨损。2003年8月25日、2004年3月22日、7月22日，严怀亭分别获得国家专利局颁发的三项发明专利。这种新产品的研制成功，无疑会给我国矿业开采、作业支护带来巨大的社会效益和经济效益，标志着我国矿山机械制造工业又上了一个新台阶。三、配套设施1. 铰接顶梁1）主要产品图片2）主要技术特征2. 乳化液泵站1）LZB-G36D型乳化

22、液移动泵站简介是在LZB-G36A，LZB-G36B，LZB-G36C型之后的第四代产品。公司对产品的两大关键组件做了优化改进：高压油泵改为三柱塞，使单机压力高达52MPa，供液量大，运行更平稳；操作阀内部件采用全不锈钢制作，解决了泵站因闲置过久零部件生锈而无法正常使用的弊病；对内部结构重新设计，增加了高压平衡活塞和低压平衡活塞，排液更加平衡和稳定。产品具有重量轻，体积小，能耗低，流量大，压力高，运行平稳，支护稳定等优点。能直接利用矿井下水与油箱中乳化油自动配比为35%的乳化液作为单体支柱注液使用；具有自动卸荷，空载运行功能（当压力达到040 MPa任意自设压力段时，高压阀自动卸荷，并保持所需

23、压力，电机空载运行）。广泛用于煤矿外注式单体液压支柱及液压支架在任何地段的注液支护，尤其在狭小的坑口掘进迎头地段，更显其他泵站无法替代的优点。它还可以作为液压试验台做单体液压支柱的压力测试，以及与乳化液压钻机，液压锚杆钻机配套，也是煤层注水的理想设备。2）产品图片3）主要技术参数工作压力 038Mpa工作流量 40L/min工作电压 380V/660V工作功率 3.0Kw整机质量 98Kg外形尺寸 950560750(mm)使用介质 清水、乳化液（60100）四、支护方式及控顶距、排距1. 支护方式根据顶板岩性，可能有单体支柱点柱支护，也有单体支柱配合铰接顶梁支护，也有单体支柱配合铰接顶梁支护

24、加搪柴、筋笆护顶等方式，根据底板岩性，可直接架设单体支柱，可掏柱窝后架设单体支柱，也可加穿木鞋后架设单体支柱。2. 控顶距及排距根据生产组织不同，有不同的控顶距，一般均采用三八作业制，有三四控顶距，有三五控顶距，采用四六作业制时有四六控顶等。排距取决于支护强度需要，一般均采用1m，有时根据支护强度需要，可采用0.8m等排距。三四控顶距解释调用金沙金桥煤矿开发利用方案的采矿方法图三五控顶距解释调用修文海坝煤矿开发利用方案的采矿方法图3. 支柱选型及支护强度计算1）支柱选型计算(1) 计算依据煤层厚度：Mmin，Mmax，平均开采厚度。最大控顶距：L。(2) 顶板下沉量 SL=ML=0.021.3

25、4.21000109.2mm式中：下沉系数，借鉴邻近工作面的参数，一般取0.02；M平均采高，m；L最大控顶距，m；(3) 支柱规格Hmax=Mmaxb Hmin=MminSLba式中：SL顶板在最大控顶距处的平均最大下沉量，mm；Mmin工作面最小采高，mm；Mmax工作面最大采高， mm；b顶梁厚度， mm；a支柱的卸载高度，mm，取50mm。(4) 支护强度验算采场所需支护的强度计算：P=（48）M t/m2 式中：M采高，m；顶板容重。2）支柱强度计算根据采场支架所应承受的顶板压力，采用的采高系数为48倍，直接顶厚时取小的系数，直接顶薄时取大的系数，本矿采用6倍的采高系数。支柱提供的支

26、承力计算：采场最大面积S=工作面长度最大控顶距所设支柱根数n=（工作面长度/排距）最大控顶距支护密度：采场最大面积/所设支柱根数支柱实际提供的支护强度：支护密度所选单体液压支柱每柱的额定承载能力 80%说明：由于采场中每排支柱的工作阻力都不同，因此在确定支柱密度时，应考虑工作面支柱的平均工作阻力，对于单体液压支柱承载系数为80%。支护所需要的支护强度支柱实际提供的支护强度则所设计工作面的支护密度能满足支护采场顶板的要求。否则，必须减少控顶距或减小排距。4. 支柱架设及回柱的主要技术措施支柱架设必须迎山有劲，支柱必须拉线打设，成排成行，保证排、柱距不超宽，确保有足够的支护密度。要及时放顶，采用回

27、柱绞车回柱，不得进入老塘作业；沿切顶线采用密集支柱和戗棚等加强支护并切顶。换柱时，一定要先打临时柱，后换柱；沿工作面不能打正式柱时，必须打临时柱，不得空顶作业。 在回柱时，必须使用回柱绞车回柱，人员不得站在绳道内及容易发生崩绳、崩柱的地方，以免断绳伤人。指挥回柱绞车的停开必须使用清晰可靠的点铃信号，信号不清不明时，严禁启动回柱绞车。 回柱时，人员必须站在支柱完好、顶板完整的安全地点进行，回柱前必须事先清理好退路，确保退路畅通。在回柱放顶前必须先打好放顶线的特殊支护，禁止先回后打，回下的支柱必须支设在新的切顶排上，梁子堆码整齐，保证退路畅通。 五、单体液压支柱使用规范MT/T 548-1996

28、单体液压支柱使用规范1. 主题内容与适用范围 本标准规定了单体液压支柱（以下简称支柱）的用途、使用条件、技术管理、使用与报废。 本标准适用于煤矿支护顶板用的支柱。 2. 引用标准 MT 76液压支架用乳化油 MT 112矿用单体液压支柱 MT/T 561单体液压支柱维修规程 3. 用途 3.1 煤矿回采工作面顶板支护。 3.2 煤矿综采工作面端头支护。 3.3 回采工作面巷道超前支护或其他临时支护。 4. 使用条件 4.1 采煤方法 4.1.1 单一长壁采煤法。 4.1.2 倾斜分层下行垮落采煤法。 4.1.3 水砂充填、水平分层、掩护支架等特殊采煤法。 4.2 倾角 4.2.1 倾角25以内、采高3m以下的缓倾斜工作面。 4.2.2 倾角2545、采高3m以下的工作面，采取一定安全措施也可使用。 4.3 矿山压力 4.3.1 具有不同矿山压力显现规律的工作面均可使用。 4.3.2 冲击地压工作面使用时#安全阀最大溢流量应大于10L/min。 4.4 顶板