梁允魁， 胡 元， 王长江
（中国矿业大学 机电工程学院， 江苏 徐州 221008）
摘 要： 针对目前单体液压支柱存在的缺点, 提出了相应的改造设计。 改造后，结构简单,节省 了工作液，升降速度快，恢复弹簧也避免与液体接触，延长了单体液压支柱的使用寿命。 这一改造 可供设计、制造和使用单位参考。
关键词： 单体液压支柱； 工作原理；结构设计
0 引言
煤炭工业的发展，促进了支护技术和支护设备 的发展。 回采工作面单体支护装备大体经历过木支 柱→单体金属摩擦式支柱→单体液压支柱几个 阶 段。 目前由于单体液压支柱初撑力大而且均匀，且 能保证支柱的横增阻降距，所以单体液压支柱得到 了广泛的使用。 我国目前使用的单体液压支柱的结 构形式和技术原理，都是在 20 世纪 80 年代从国外 引进消化后发展起来的， 经过多年的应用和实践， 我国科技人员也进行了一定的改进和发展，甚至有 些支柱产品在技术上已赶上和超过国外支 柱产品 技术。
1 目前支柱存在的问题
液压支柱是煤矿普采工 作面及端头 支护的重 要支护设备，它具有安全系数高、行程大、初撑力大 等优点，被广泛使用在矿井工作面的支护上。 尤其 是活塞式单体液压支柱及悬浮式单体液压 支柱应 用较广泛。 但它们也存在一些不足之处。
（1）目前所使用的单体液压支柱的注液腔是活 柱内腔，支柱需要注入大量的工作液体才能将活柱 升起， 下降时又需排泄大量的工作液体才能下降。 结构比较复杂、升柱速度慢；
（2）支柱内的复位弹簧在使用过程中长期和液 体接触，容易锈蚀，从而缩短了单体液压支柱的使 用寿命。 而且在活柱内部损坏情况不易观察与维 修。
为了克服现有单体液压支柱上述缺点, 本文提 出设计另一种单体液压支柱。 其基本思想是复位弹 簧从活柱内部取出，放于油缸两边，活柱底部封闭。
2 新设计的支柱结构与原理
为了实现高效单体液压支柱的设计思想, 本单 体液压支柱改变传统的液压缸结构。 如图 1 所示。 将复位弹簧 3 对称放置与油缸 4 两侧，一端经固定 环固定在顶盖 1 底部， 另一端经挂架固定于底座 5 的上端。 活柱 2 底部封闭。 由活柱、油缸、三用阀 S、 密封组件及底座形成较小的密封腔体，当液体从三 用阀注入时，可改变腔体的体积从而靠液体压力将 顶盖顶出，起支护作用。
图 1 单体液压支柱的结构原理
1. 顶盖 2. 活柱 3. 恢复弹簧 4. 油缸 5. 底座 6. 手把体 S. 三用 阀
3 新设计的支柱结构优点
（1）支柱不需要注入大量的工作液体就能将活 柱升起，升降速度快；
（2）注液前密封空间小，不需要排气结构；
（3）复位弹簧不需要和液体接触，不易锈蚀，而且弹簧损坏易于观察与更换；
（4）简化了结构，减轻了支柱 的重量和工 人的 劳动强度，提高了生产效率。
4 结语
本单体液压支柱的有益效果是, 一注液， 便可 使活柱快速升起, 节省工作液， 大大提高了支柱的 支撑效率，弹簧也避免与液体接触，延长使用寿命。
参考文献：
［1］栾振辉，周龙. 高效单体液压支柱结构设计探析［J］. 煤炭 科 技, 2009,35（11）：70-71.
［2］李炳文,朱冬梅,赵莉,等. 单体液压支柱改进与特点［J］. 矿山 机 械,2003,31(8)：78.
［3］刘延全. 煤矿安全与采掘技术［M］. 北京：煤炭工业出版社，1994.
作者简介： 梁允魁（1985- ），江苏淮安人，中国矿业大学机电工程 学院研究生，机械制造及其自动化，电子信箱：ky010519707@126.com.
责任编辑：侯淑华 收稿日期：2010－07－08
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乾坤矿山的便携式螺旋支柱介绍
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乾坤矿山的便携式螺旋支柱是一款矿井临时支护设备，是矿井适用的金属单体支柱。
便携式螺旋支柱由五部分组成：上承压板、上支柱、螺杆、下支柱、下承压板。
具有轻便、结构简单、价格实惠、可回收反复使用、可远距离拆除等特点。
上承压板：
尺寸：63型号的为175mm x 175mm;
48型号的为150mm x 150mm
上承压板主要用于增大支柱与顶板的接触面积，从而加大支柱承压重量。四个触角有利于加大支柱在支护时的抓取力度，防止滑动，确保支柱持久支护和稳固。
下承压板：
下承压板尺寸与上承压板尺寸相同：
63型号的为175mm x 175mm;
48型号的为150mm x 150mm
下承压板主要用于增大支柱与底板的接触面积，从而加大支柱承压重量。中心的回环有利于加大支柱下承压板与下支柱的契合，加大在支护时的抓取力度，防止滑动，确保支柱持久支护和稳固。
上支柱：
由无缝钢管制造而成，钢管壁厚4mm。支柱有63和48两种型号，63和48指的是钢管的直径，直径越大，支柱的承重能力越大；直径越小，支柱承压能力越小。
相对于下支柱，上支柱稍长。
下支柱：
由无缝钢管制造而成，钢管壁厚4mm。支柱有63和48两种型号，63和48指的是钢管的直径，直径越大，支柱的承重能力越大；直径越小，支柱承压能力越小。
相对于上支柱，下支柱稍短。
支柱常用的规格型号有：1.5米，1.8米，2.米，2.5米，3米，3.5米。
便携式螺旋支柱的含义：以1.5米为例，金属钢管直径有48和63两款，最高支撑高度为1.5米。该款支柱可支撑1-1.5米范围内的任意高度，其他以此类推。
钢管直径越大，支柱承重越大，可支撑高度越高；支柱高度越高，支柱承重越小。
螺杆：
支柱的螺杆由螺纹钢特制而成。
特制螺杆，尺寸为80厘米，安装在支柱上以后主要用来保证支护的升缩，一般升缩在50厘米之间。我们确认的型号为拉升后可支撑的高度，比喻63-3.5.就是这根支柱最高可支撑3.5米的高度，最低可支撑3米的高度，之间可以拧动螺杆拉升，可以支撑3-3.5米之间的任意高度。
在螺杆的中间有4个齿状设计，主要是方便员工使用时升缩方便。
乾坤矿山的这款便携式螺旋支柱，参数经过多次试验和客户使用数据验证的，正是因为这个原因，乾坤矿山的这款支柱不能超高度超承载能力使用，超高和超载使用将影响支柱的稳定性，甚至发生安全事故；也正因为这个原因，本着客户至以上，一切从客户的利益出发的原则，乾坤矿山不提供定制和特殊规格的制作。为此，很多客户不理解，指责我们不满足客户需求。
其实，这款支柱自从研发十年来，我们的客户遍布全国各地，得到了客户的一致好评，虽然我们拒绝过不少的客户，但十年来，我们从没有因为质量和使用问题接到客户投诉，是一款轻便、简单、实用、实惠的好产品。
便携式螺旋支柱适用范围：
1、所有采场风爆工、出渣工、支护工作业时；
2、顶板破碎、倒三角节理发育、岩石不稳固的掘进工程作业时；
3、巷道破碎进行永久支护前。
便携式螺旋支柱使用方法和要求：
1、作业人员经过通风 、洒水、处理完松石后方可进行螺旋支柱支护；对上盘不稳固的采场要用锚杆和螺旋支柱结合支护。
2、支护时首先要根据矿体倾角或岩石破碎情况选择好支柱使用地点，在支柱的上下端均垫加长度适宜的木板，沿进入作业面的方向向前逐根支护，调整支柱顶住顶底板，用套管将丝杠拧紧确认无误后，方可进行作业。对当场用两根撬棍也无法撬下、需动炮处理的松石，对顶板破碎及上下盘围岩滑帮比较明显的采场，对上部有采空区的地点，必须进行加密支护。
3、便携式螺旋支柱支护时必须根据作业面的采幅宽度和顶板压力来确定使用支柱的数量，每个矿房不少于15根螺旋支柱。2米以上采幅采用双排支柱支护，1.5米以下的采幅采用单排支护，但不论是单排还是双排支柱支护，顶部都必须加承压板、木板等护住顶板，以加大接触面积。
4、便携式螺旋支柱不能超高度超承载能力使用（具体要求见附表），超高和超载使用将影响支柱的稳定性，甚至发生安全事故。
5、作业过程中，作业人员要经常检查丝杠松紧和顶板变化情况，及时将支柱拧紧，确保作业安全。
6、风爆工装药结束后，要按顺序由前向后依次拆卸支柱并清点数量；拆卸支柱时要及时观察顶板变化情况，发现异常立即停止拆卸，迅速撤离。
7、出渣工和支护工作业完毕后，须对丝杠重新紧固确认无误方可离开作业现场。撤下来的支柱须将螺母调至最低点，将丝杠置于套管内进行防护。
便携式螺旋支柱使用规定
1、无论作业现场的岩石结构是否存在危险，出渣工、风爆工在进行采矿或掘进作业时必须使用、支护工在顺路支护时必须使用、使用时必须按照上述方法规范支护。
2、把螺旋支柱的使用作为作业现场安全确认的重要内容，带班长或跟班领导必须在确认卡上填写支柱使用情况。
3、螺旋支柱要作为工具进行管理，要及时涂油防锈。使用时必须轻拿轻放，不得随意乱扔。
4、支柱外表出现损伤（如开裂、压扁、明显弯曲等）不能继续使用。
【联 系 人】：苏女士
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