沿空留巷专用单体液压支柱的制作方法

本发明涉及煤矿井下沿空留巷支护装置。

背景技术：

煤矿井下沿空留巷使用单体支柱环境条件为空气潮湿、粉尘大、压力大，支柱使用特点为承载时间长、移动次数少。采用普通矿用单体液压支柱(以下简称为单体支柱)，在沿空留巷使用有如下缺点；1、支柱易生锈

沿空留巷巷道处于回风流，空气湿度大，支柱表面易生锈。支柱一般2—3个月移动一次，升降次数少，支柱内腔乳化液于静止状态，易发生油水分离，使支柱内腔生锈。

2、密封件易老化、失效

沿空留巷支柱一般在工作面超前20米支设，在滞后工作面150米～200米回撤。支柱支设2～3个月后回撤，支柱密封、弹簧长期处于高承压状态，易使密封、弹簧老化失效，活柱表面粘接粉尘或污泥易使密封失效。

3、支柱安全阀流量不足

沿空留巷也存在周期来压，当顶板突然来压时，安全阀卸液速度慢，使支柱承受高于自身极限的承载力，而发生弯曲变形。

4、支柱底座易脱落、损坏

沿空留巷支柱在软煤层使用普遍存在钻底问题，当钻底易较大时，在回撤支柱时，易使底座脱落或损坏。

5、现用支柱技术标准较低，支柱损耗量大

按照有关规定，单体支柱使用寿命为三年，每使用一个面必须大修一次，且大修后的支柱质量达不到技术要求。支柱现场使用损耗量大，投入成本高，应用效果差，应对现有支柱加以改进，提高单体支柱使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种沿空留巷专用单体液压支柱，力求结构简化、强度较高、性能可靠、经济环保，在使用期内，支柱不升井，仅在井下更换密封或配件，提高了单体支柱的适应性，降低了使用成本成本，以适应煤矿特殊条件。

本发明的技术方案是：一种沿空留巷专用单体液压支柱，包括缸筒、活柱、多功能卡箍，其特征是缸筒、活柱通过多功能卡箍连接，多功能卡箍与缸筒通过卡箍法兰固定连接，多功能卡箍与活柱为活动连接；缸筒下口焊接封底底座，上口焊接缸筒法兰；活柱内腔上部设有封顶顶盖，活柱内腔下部设有控液底盖；用弹簧销将顶盖固定在活柱柱头上，在顶盖上设有防尘套上口连接卡槽；活柱外露部分加设防尘伸缩套，防尘伸缩套随活柱升降而伸缩；在活柱柱体上紧靠卡箍主体上方设有防尘套下口连接卡槽，卡箍法兰通过螺栓与缸筒法兰连接。

优选地，防尘伸缩套采用定制钢丝橡胶伸缩套，其上口与防尘套上口连接卡槽连接，下口与防尘套下口连接卡槽连接。

优选地，活柱与缸筒均为等强结构。

优选地，缸筒底部与封底底座采用焊接方式固定，活柱上口顶盖采用焊接方式固定。

优选地，活柱内腔注入有中性水。

优选地，多功能卡箍与缸筒之间设有缸筒密封。

本发明具有以下特点

1、简化结构、取消内置复位弹簧，活柱复位依靠活柱重力、活柱内腔液体重量和适当人工外力。取消活动底座，改为封底底座6。活柱2上口与顶盖8连接，简化为单弹簧销13，整柱重量较普通单体减重8kg以上。

2、提高强度，活柱2与缸筒1均采用等强结构，高强度钢材；三用阀17采用大流量，安全阀17开启压力不得超过额定压力的5％。

3、提高防锈能力，缸筒1内外均进行防锈处理，缸筒1防腐由原喷漆工艺改为电泳防腐处理，缸筒1内外壁都做处理。活柱外表防腐工艺由普通电镀改为复合电镀工艺，活柱内腔采取塑化处理；多功能卡箍3、顶盖8采用加厚防腐镀层。

4、提高防尘效果，活柱外露部分加设防尘伸缩套4，随活柱2升降而伸缩，防止粉尘通过卡箍密封进入活柱内腔，同时要求进入活柱的乳化液必须经过防尘过滤，对易进入粉尘的进液口增加防尘保护。

5、提高密封组件性能，原橡胶密封组件改为进口特种密封组件，整体性能提高五倍，使用寿命提高至两年以上。

6、采用中性水代替乳化液注液。单体支柱采用中性水注液的关键：一是解决支柱密封问题；二是解决支柱的防锈问题。本发明采用性能优良的进口密封，可解决利用中性水注液的漏液问题；在防锈处理方面，对缸筒1、活柱内外腔和支柱部件全部进行防腐处理，确保在使用期内，达到防锈技术要求。

7、提高支柱整体性能，本发明主要针对沿空留巷常用的2.8米和3.15米单体支柱，支柱的抗破坏强度由原设计的2.0倍，提高到3.0倍，支柱在使用期内出现的磨损或锈蚀，不影响支柱的整体性能，要求支柱主体在井下不出现变形或损坏，支柱在报废前不升井，支柱在井下可快速方便地更换易损件和密封。免维护使用时间从6个月提高至12个月，支柱使用寿命由三年提高到六年以上。

8、操作简便，轻便省力，便于加工、使用、维护。

附图说明

图1是本发明沿空留巷专用单体支柱总体结构图。

图2是本发明沿空留巷专用单体支柱防尘套结构图。

图3是单体支柱卸载手把(与普通单体结构相同)。

图4‐1是普通单体支柱缸筒结构图。

图4‐2是本发明沿空留巷专用单体支柱缸筒结构图。

图5‐1是普通单体支柱柱心结构图。

图5‐2是本发明沿空留巷专用单体支柱柱心结构图。

图6‐1是普通单体支柱多功能卡箍结构图。

图6‐2是本发明沿空留巷专用单体支柱多功能卡箍结构图。

图6‐3是普通单体支柱多功能卡箍组装图。

图6‐4是本发明沿空留巷专用单体支柱多功能卡箍组装图。

图7是普通单体支柱结构图。

附图标号：缸筒1、活柱2、多功能卡箍3、防尘伸缩套4、卸载手把5、封底底座6、缸筒法兰7、顶盖8、封顶顶盖9、控液底盖10、缸筒密封11、防尘套上口连接卡槽12、弹簧销13、卡箍法兰14、防尘套下口连接卡槽15、螺栓16、三用阀17、防尘圈18、导向圈19、活柱密封20。

具体实施方式

一、沿空留巷专用单体液压支柱具体组成

如图1所示，沿空留巷专用单体液压支柱由缸筒1、活柱2、多功能卡箍3三大部分组成(见图1)。外加附件有活柱防尘伸缩套4(见图2)和单体支柱卸载手把5(见图3)。

如图1所示，缸筒1、活柱2通过多功能卡箍3连接，多功能卡箍3与缸筒1为固定连接，与活柱2为活动连接，多功能卡箍3与缸筒1之间设有缸筒密封11；缸筒1下口焊接封底底座6，上口焊接缸筒法兰7；活柱内腔上部设有封顶顶盖9，活柱内腔下部设有控液底盖10；用弹簧销13将顶盖8固定在活柱柱头上，在顶盖8上设有防尘套上口连接卡槽12；活柱外露部分加设防尘伸缩套4，随活柱升降而伸缩，防止粉尘进入活柱内腔；多功能卡箍3与活柱柱体接触面设有防尘圈18、导向圈19和活柱密封20，在活柱柱体上紧靠卡箍3上方设有防尘套下口连接卡槽15，卡箍法兰14通过螺栓16与缸筒法兰7连接。

如图2所示，活柱防尘伸缩套4采用定制钢丝橡胶伸缩套，其上口与防尘套上口连接卡槽12连接，下口与防尘套下口连接卡槽15连接，防止粉尘进入活柱内腔。

缸筒1底部与封底底座6采用焊接方式固定，活柱上口顶盖8采用焊接方式固定。

二、本发明沿空留巷专用单体液压支柱与普通单体支柱设计不同之处

1、缸筒变化之处

如图7、图4‐1、图4‐2所示，缸筒1底部与封底底座6采用焊接方式，缸筒1上口与卡箍3采用缸筒法兰7连接方式固定，取消了原有的连接槽口，缸筒主体采用等强结构，提高了缸筒的整体强度。

2、活柱变化之处

如图7、图5‐1、图5‐2所示，活柱上口顶盖8采用焊接方式固定，取消了原有的连接槽口。活柱内腔上部设有封顶顶盖9，活柱内腔下部增加控液底盖10，确保活柱下缩时，活柱内腔液体不外溢流，以增加活柱下缩时复位力；同时控液底盖上设有微小的联通孔，保证支柱承压时，活柱内腔液体与外腔液体承压一致。

3、多功能卡箍(原名手把体)变化之处

如图7、图6‐1、图6‐2、图6‐3、图6‐4所示，多功能卡箍3与原卡箍相比增加了防尘套下口连接卡槽15和卡箍法兰14。防尘套下口连接卡槽15与防尘伸缩套下口相连，防止粉尘进入活柱内腔；卡箍法兰14通过螺栓16与缸筒法兰7连接，代替原钢丝连接。

4、支柱复位装置变化之处

支柱复位靠活柱自重复位。如图1、图7所示，沿空留巷支柱不同于回采面支柱，沿空留巷支柱在顶板活动稳定的区域回撤，巷道压力小、顶板下沉量较小，对活柱下缩速度要求不高，对长活柱单体，完全可以靠自重复位。现场使用支柱一般为2.8米和3.15米两种规格，活柱重量较大，可以靠活柱自重复位。经试验，活柱在水平放置时，利用拉力器实验，拉力10～15kg时，活柱可以拉移复位；活柱垂直放置时，2.8米以上支柱的活柱自重26kg以上，外加活柱内腔液体重量7kg，完全可以保证支柱自动复位。目前，无内置弹簧靠自重复位的液压装置很多，如内注式单体支柱、液压锚杆机支腿、卸料汽车液压装置等。

5、增加防尘伸缩套4

如图7、图2所示、增加防尘伸缩套4，一是防尘，防护套阻挡粉尘，保护支柱密封件不受损伤，同时，对活柱表面涂抹润滑，在没有粉尘污染活柱表面的情况下，保证活柱的低阻力伸缩；二是保护活柱表面不受损伤；三是提高操作人员对支柱的保护意识，只要防护套不破坏，支柱不会有大的损伤。

三、具体使用方法

沿空留巷专用单体支柱在井下使用包括准备、升柱、承载、回柱、搬运五道工序。

准备工作是保证支柱性能的关键一步，本发明要求支柱在出厂前，前先将活柱内腔和缸筒内腔气体排空、液体装满，并按要求安装三用阀17，经打压试验合格后，再出厂。要求支柱提前装满工作介质，支柱提前装满液体有如下优点：一是防止支柱在井下使用时，气体排不净，支柱承载出现初撑力不足或假性卸载；二是支柱内腔排空气体后，缸体内腔不与空气接触，防止内腔生锈。支柱提前装满工作介质增加了运输重量，也对支柱运输安全提出更高的标准，要求生产厂家有保证支柱性能的包装，使用单位必须按使用要求搬运。

支柱搬运到作业地点后，将支护立起，然后将注液抢插入单体注液口向支柱注液，当支柱升起接触顶板，并达到预定初撑力时，停止注液，拔出注液枪，支柱处于工作状态。

随着巷道变形和顶板压力变化，当支柱承载超过额定压力使，支柱安全阀卸液，活柱下缩，使支柱承载处于新的平衡状态。

随着采面推进，当支柱到回撤位置时，用卸载手把5开启卸液阀，活柱回缩，然后搬运支柱到新使用地点。

再次使用支柱时，按操作说明重复作业。

四、制造、使用、维修该产品注意事项

支柱加工必须达到技术要求标准；支柱使用必须严格按照操作说明，严禁野蛮装卸，严禁生拉硬拽，严禁侧向承力，巷道底板松软时，必须配套使用与底板比压相适应的柱鞋，防止支柱钻底过大，在回柱时损坏，单体使用过程中发现支柱漏液卸载，应及时更换密封。支柱维护必须由经过严格培训的专业人员操作。支柱工作介质必须是中性水，如水质酸碱度较大，应对水质进行处理。井下更换密封必须在没有粉尘的环境中。