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摘要：随着国家对煤矿安全管理的不断加强，很多煤矿逐渐淘汰了木支护和传统的金属支柱，单体液压支柱得到了广泛的应用。然而由于存在煤矿管理水平低，职工的整体素质不高等问题，单体支柱使用与维修随意性很大，严重影响了单体液压支柱正常使用寿命，也给煤矿安全生产带来很大的安全隐患，严重者会造成煤矿生产事故。基于此，本文主要就煤矿单体液压支柱的使用进行了探讨，并提出了煤矿单体液压支柱的维修建议。
关键词：煤矿；单体液压支柱；使用；维修
1、单体液压支柱
1.1 概述
单体液压支柱是一种新环保型的支护装备，既可与金属铰接顶梁配套用于高档普采和炮采用工作面支护顶板以及综采工作面支护端头，也可单独做点柱或其它临时性支护用。单体液压支柱适用于煤层倾角小于25度-35度的倾斜煤层回采工作面，所适应的煤层顶底板条件是：顶板落后不影响支柱的回收，底板不宜过软，支柱压入底板深度不恶化底板的完整性，否则应加大底座。在煤质较松软的炮采工作面内使用时，对活柱体镀层表面采取保护措施，以防崩坏。支柱与木顶梁配合或做点柱使用时，应将顶盖换成柱帽，以免损坏木梁。单体液压支柱按供液方式和工作液不同，支柱可分为外供液式（简称外柱式）和内供液式（简称内柱式）、悬浮式支柱。外柱式单体液压支柱以乳化液泵站为动力源，通过管路系统和注液枪来实现升柱的。支柱回柱时，通过卸载手把打开三用阀中的卸载阀，腔内液体喷入采空区，实现回注。内柱式单体液压支柱所使用的工作液为专用的5号液压油，其升柱是靠自身的手摇泵来实现，支柱回收时，用卸载手把打开卸载阀，液压油回到储油腔，完成内部循环，实现回柱。神东各矿井通常使用外柱式单体液压支柱做点柱或其它临时性支护用，本文主要对外柱式单体液压支柱的使用进行分析。
1.2 主要零部件的组成和作用
（1）顶盖：是直接和顶梁接触的受载零件，通过弹性圆柱销和活柱体相连接，主要分为顶盖、铰接顶盖、柱帽、目前我们常见的顶盖主要为柱帽式。（2）三用阀：主要是由单向阀、安全阀和卸载阀组成。支柱靠它的单向阀完成升柱和支撑，靠它的卸载阀完成支柱的回收，靠它的安全阀在支柱过载时使支柱缓慢下所，保护支柱不致受损。（3）活柱体：是支柱上部承载杆件，由柱头、弹簧上挂钩、活柱筒、接长柱筒等零件焊接而成。（4）复位弹簧：它的作用主要是回柱时在卸压以后使活柱体迅速复位，缩短回柱时间。（5）手把体：通过连接钢丝和油缸相连接，能绕油缸自由转动，便于操作和搬运。它的沟槽内装有防尘圈，以防脏物进入油缸。（6）活塞：由活塞、Y形密封圈、皮碗防挤圈、活塞导向环、0形密封圈、活塞防挤圈等组成，通过O形圈和活柱体相连接。起着活柱体导向和与油缸的密封作用。（7）底座：由底座、0形密封圈、防挤圈等组成，它通过连接钢丝和油缸相连接，是支柱底部密封和承载的零件。
2、煤矿单体液压支柱的使用
2.1 三用阀的正确应用
型号不同的支柱的三用阀存在异样的额定工作压力，一些煤矿因为工作面采高的差异，存在较多的支柱型号，在应用的过程中混乱地管理三用阀。常常装错三用阀和支柱，这导致难以顺利地卸载支柱，往往导致活柱体的断裂弯曲。在井下应用支柱的时候，因为矿工对三用阀溢流的认知不够，不正确地感觉是漏液使劲调紧调压螺丝，这导致难以顺利地开启三用阀，因为活柱体不下缩，所以被压弯，从而造成顶板事故的发生。
2.2 支设支柱的情况下需要确保充足的初撑力
支柱初撑力是支柱顶板的主导初撑力，一般为：15～20MPa，有效地向顶板提供充足、均匀的支撑力在相同排支柱的情况下，不相同的初撑力会导致支撑力间存在显著差异，即使相同型号的支柱，也不能实现承载均匀，因此，在注液的过程中，支柱达到支护高度后，相关人员要将注液枪进行每隔4～5s的间断注液，保证支柱初撑力的大小均匀。
2.3 支设
使用的支柱每根都应保持完好状态，任何损坏支柱不允许支设，不同性能的支柱不准混用。新下井支柱或长期未使用的支柱，第一次使用时应先升降1-2次，排净腔内空气后方可支设。外柱式单体液压支柱在支设前，必须用注液枪冲洗柱油阀体，防止煤粉等污物进入支柱内腔。支柱顶盖与顶梁结合严密，不准单爪承载，顶盖掉爪（即使掉一个爪）的支柱也不允許继续使用，支柱作点柱使用时，应在顶盖上垫木板，禁止顶盖柱爪直接与顶板接触。
2.4 回柱
结合顶板的实际情况能够实施远距离或者是近距离回柱。在回柱的时候回柱工需要在安全地点站好且选好退路，首先进行降柱，然后再进行回柱，为了确保三用阀的完好无损，必须使用卸载手把或专用工具回柱，不允许应用镐或者是其它方式进行回柱。在破碎顶板或者是悬顶冒落矸石块度比较大的工作面，回柱的时候需要对挡矸帘进行悬挂，避免矸石窜入工作面或者是砸坏支柱，压死支柱的情况下，应当将临时性的支柱打好，再通过卧底或者是挑顶的手段进行回撤，禁止通过机械或者是炮崩的方式进行回收。在不少矿山会应用绞车来拉，这会导致支柱的断裂弯曲，因此不可以应用这种手段。
2.5 支柱选型要合理
单体液压支柱的正确使用可以大大提高支撑效率，但不能改变顶板的岩性和煤矿压因此，工作人员要依据实际情况，选择适当的型号，并执行相应的规程_长期经验可知，虽然单体液压支柱的平均阻力高，承载能力强，可以有效控制顶板下沉，但受自然和生产技术影响比较大。另外，在实际工作中，部分工作人员误认为：相同条件下，单体液压支柱尽量少用。这种主观意识错误会导致严重的顶板事故。因此，工作人员要依据煤层采高、顶底板岩性、顶板压力和下沉量，选择适当的单体液压支柱，并按照相应规程进行支柱布局，下面就介绍一下相应条件：支柱最大高度：Hmax（支柱最大高度）=Mmax（最大工作面）-h-h1，其中，h代表顶梁高度，h1代表支柱工作阻力，h1由0增大到额定值时，支柱压缩量为10mm。支柱最小高度：Hmin（支柱最小高度）=Mmin（最小工作面）-hc-h-h2，其中，hc代表最大下沉量的平均值，mm；h2代表最小安全回柱高度，mm。如果支柱高度低于标准，会出现空顶现象。如果支柱高度高于标准，会出现压死柱现象。煤矿工作面支柱的布置可以依据矿压获得，并确定排距、柱距和迎三角等参数，另外，支柱顶盖、底座要依据煤矿顶底板岩性进行确定。 2.6 清洁支柱内腔
在应用单体液压支柱时，务必确保油缸的清洁性。这是确保支柱性能，避免支柱失效，以及使维修支柱工作量减少的关键事项。单向阀是支柱内腔的污染源，由于单向阀在空气当中暴露，煤渣和粉尘往往沾在注液阀体单向阀钢球。在注液之前，倘若没有认真地冲洗，那么就会导致支柱内腔有煤渣或者是粉尘，进而污染阀或者是在支柱Y形圈上卡住，造成支护密封失去作用。通常借助聚甲醛和橡胶等制作单体支柱的一系列密封件，这一系列的密封件具备良好的密封性、耐磨性、强度等，然而需要比较高的清洁性。粘在上面的粉尘常常会降低它的性能。倘若赃物进入安全阀当中，那么阀的特性会显著变坏，导致失去作用。事实表明，井下的支柱大部分都由于支柱的内腔进入脏东西而导致密封件失去作用，这就要求进行维修。为此，在支设支柱注液的情况下，通过注液枪首先将三用阀左阀筒里面的脏污冲洗干净，再为支柱注液。为了确保支柱内腔的清洁性，需要确保乳化液泵箱的清洁性，禁止添加井下废水。
2.7 工作液
内柱式支柱工作液为低凝防锈5号液压油或其他支柱专用液压油；外柱式支柱工作液为1%-3%乳化油和97%-99%的中性水配置的乳化液。配置乳化液的乳化油和谁应符合MT76规定，井下运送液压油和乳化油时，必须使用干净的专用容器，不同牌号的油不准混用。内柱式支柱每季度至少检查或用专用工具补充一次液压油。
3、单体液压支柱的维修
（1）由于部分修改工程对主要零部件清洗不干净，使得污染物经乳化液进人到支柱密封位置，导致支柱不能正常工作。对此，应当清洗干净关键的零部件，这是由于在支柱中组装有污物的零部件，被乳化液冲刷的污物会带至支柱密封的地方，会导致密封失去作用，这样支柱也难以顺利运行。（2）单体液压支柱维修需要按照大修工艺标准进行，然而，部分维修厂却未按照顺序进行拆卸，导致柱头碰击油缸内表面，造成密封表面出现划痕，甚至丧失相应功能。并且由于手把体不经常拆卸，会出现連结钢丝槽镑蚀问题，使得手把体不能自由转动。此外，防尘圈主要起到防尘作用，防止粉尘、煤渣等物质进人支柱内腔。在柱体伸缩时，导向环可以防止手把体基体对其表面的划伤，进而使其丧失功能。然而，部分工作人员认为，防尘圈、导向环不具有密封作用，可以不进行更换。结果导向环由于磨损变薄，使得手把体、活塞头与活柱、油缸表面直接接触，造成表面严重划伤，不能正常运行。对此，在维修支柱的情况下需要将手把体拆掉，且更换手把体的导向环和防尘圈。事实表明，在解题支柱的情况下首先拆卸底座，这样会由油缸底座位置退下活柱体，如此的拆卸常常会导致柱头碰击油缸内表面，从而导致密封表面的损坏，使支柱失去作用。长期不拆卸手把体会锈蚀连接钢丝绳槽，并且，手把体不可以围绕油缸进行自由地转动。
4、结束语
综上所述，单体液压支柱可以均匀支撑煤矿顶板。然而由于煤矿管理水平不高，工作人员素质不齐，使得单体液压支柱不能被很好地利用，进而影响使用寿命，给煤矿生产安全带来隐患。对此，相关工作人员应正确使用和操作单体液压支柱，并严格执行各项操作检修规程，从而更好地发挥单体液压支柱的优越性。
参考文献：
[1]煤矿单体液压支柱技术与管理措施[J].王强.科技与企业.2012（11）.
（作者单位：神东煤炭集团设备维修中心三厂）
关键词：煤矿；单体液压支柱；使用；维修
1、单体液压支柱
1.1 概述
单体液压支柱是一种新环保型的支护装备，既可与金属铰接顶梁配套用于高档普采和炮采用工作面支护顶板以及综采工作面支护端头，也可单独做点柱或其它临时性支护用。单体液压支柱适用于煤层倾角小于25度-35度的倾斜煤层回采工作面，所适应的煤层顶底板条件是：顶板落后不影响支柱的回收，底板不宜过软，支柱压入底板深度不恶化底板的完整性，否则应加大底座。在煤质较松软的炮采工作面内使用时，对活柱体镀层表面采取保护措施，以防崩坏。支柱与木顶梁配合或做点柱使用时，应将顶盖换成柱帽，以免损坏木梁。单体液压支柱按供液方式和工作液不同，支柱可分为外供液式（简称外柱式）和内供液式（简称内柱式）、悬浮式支柱。外柱式单体液压支柱以乳化液泵站为动力源，通过管路系统和注液枪来实现升柱的。支柱回柱时，通过卸载手把打开三用阀中的卸载阀，腔内液体喷入采空区，实现回注。内柱式单体液压支柱所使用的工作液为专用的5号液压油，其升柱是靠自身的手摇泵来实现，支柱回收时，用卸载手把打开卸载阀，液压油回到储油腔，完成内部循环，实现回柱。神东各矿井通常使用外柱式单体液压支柱做点柱或其它临时性支护用，本文主要对外柱式单体液压支柱的使用进行分析。
1.2 主要零部件的组成和作用
（1）顶盖：是直接和顶梁接触的受载零件，通过弹性圆柱销和活柱体相连接，主要分为顶盖、铰接顶盖、柱帽、目前我们常见的顶盖主要为柱帽式。（2）三用阀：主要是由单向阀、安全阀和卸载阀组成。支柱靠它的单向阀完成升柱和支撑，靠它的卸载阀完成支柱的回收，靠它的安全阀在支柱过载时使支柱缓慢下所，保护支柱不致受损。（3）活柱体：是支柱上部承载杆件，由柱头、弹簧上挂钩、活柱筒、接长柱筒等零件焊接而成。（4）复位弹簧：它的作用主要是回柱时在卸压以后使活柱体迅速复位，缩短回柱时间。（5）手把体：通过连接钢丝和油缸相连接，能绕油缸自由转动，便于操作和搬运。它的沟槽内装有防尘圈，以防脏物进入油缸。（6）活塞：由活塞、Y形密封圈、皮碗防挤圈、活塞导向环、0形密封圈、活塞防挤圈等组成，通过O形圈和活柱体相连接。起着活柱体导向和与油缸的密封作用。（7）底座：由底座、0形密封圈、防挤圈等组成，它通过连接钢丝和油缸相连接，是支柱底部密封和承载的零件。
2、煤矿单体液压支柱的使用
2.1 三用阀的正确应用
型号不同的支柱的三用阀存在异样的额定工作压力，一些煤矿因为工作面采高的差异，存在较多的支柱型号，在应用的过程中混乱地管理三用阀。常常装错三用阀和支柱，这导致难以顺利地卸载支柱，往往导致活柱体的断裂弯曲。在井下应用支柱的时候，因为矿工对三用阀溢流的认知不够，不正确地感觉是漏液使劲调紧调压螺丝，这导致难以顺利地开启三用阀，因为活柱体不下缩，所以被压弯，从而造成顶板事故的发生。
2.2 支设支柱的情况下需要确保充足的初撑力
支柱初撑力是支柱顶板的主导初撑力，一般为：15～20MPa，有效地向顶板提供充足、均匀的支撑力在相同排支柱的情况下，不相同的初撑力会导致支撑力间存在显著差异，即使相同型号的支柱，也不能实现承载均匀，因此，在注液的过程中，支柱达到支护高度后，相关人员要将注液枪进行每隔4～5s的间断注液，保证支柱初撑力的大小均匀。
2.3 支设
使用的支柱每根都应保持完好状态，任何损坏支柱不允许支设，不同性能的支柱不准混用。新下井支柱或长期未使用的支柱，第一次使用时应先升降1-2次，排净腔内空气后方可支设。外柱式单体液压支柱在支设前，必须用注液枪冲洗柱油阀体，防止煤粉等污物进入支柱内腔。支柱顶盖与顶梁结合严密，不准单爪承载，顶盖掉爪（即使掉一个爪）的支柱也不允許继续使用，支柱作点柱使用时，应在顶盖上垫木板，禁止顶盖柱爪直接与顶板接触。
2.4 回柱
结合顶板的实际情况能够实施远距离或者是近距离回柱。在回柱的时候回柱工需要在安全地点站好且选好退路，首先进行降柱，然后再进行回柱，为了确保三用阀的完好无损，必须使用卸载手把或专用工具回柱，不允许应用镐或者是其它方式进行回柱。在破碎顶板或者是悬顶冒落矸石块度比较大的工作面，回柱的时候需要对挡矸帘进行悬挂，避免矸石窜入工作面或者是砸坏支柱，压死支柱的情况下，应当将临时性的支柱打好，再通过卧底或者是挑顶的手段进行回撤，禁止通过机械或者是炮崩的方式进行回收。在不少矿山会应用绞车来拉，这会导致支柱的断裂弯曲，因此不可以应用这种手段。
2.5 支柱选型要合理
单体液压支柱的正确使用可以大大提高支撑效率，但不能改变顶板的岩性和煤矿压因此，工作人员要依据实际情况，选择适当的型号，并执行相应的规程_长期经验可知，虽然单体液压支柱的平均阻力高，承载能力强，可以有效控制顶板下沉，但受自然和生产技术影响比较大。另外，在实际工作中，部分工作人员误认为：相同条件下，单体液压支柱尽量少用。这种主观意识错误会导致严重的顶板事故。因此，工作人员要依据煤层采高、顶底板岩性、顶板压力和下沉量，选择适当的单体液压支柱，并按照相应规程进行支柱布局，下面就介绍一下相应条件：支柱最大高度：Hmax（支柱最大高度）=Mmax（最大工作面）-h-h1，其中，h代表顶梁高度，h1代表支柱工作阻力，h1由0增大到额定值时，支柱压缩量为10mm。支柱最小高度：Hmin（支柱最小高度）=Mmin（最小工作面）-hc-h-h2，其中，hc代表最大下沉量的平均值，mm；h2代表最小安全回柱高度，mm。如果支柱高度低于标准，会出现空顶现象。如果支柱高度高于标准，会出现压死柱现象。煤矿工作面支柱的布置可以依据矿压获得，并确定排距、柱距和迎三角等参数，另外，支柱顶盖、底座要依据煤矿顶底板岩性进行确定。 2.6 清洁支柱内腔
在应用单体液压支柱时，务必确保油缸的清洁性。这是确保支柱性能，避免支柱失效，以及使维修支柱工作量减少的关键事项。单向阀是支柱内腔的污染源，由于单向阀在空气当中暴露，煤渣和粉尘往往沾在注液阀体单向阀钢球。在注液之前，倘若没有认真地冲洗，那么就会导致支柱内腔有煤渣或者是粉尘，进而污染阀或者是在支柱Y形圈上卡住，造成支护密封失去作用。通常借助聚甲醛和橡胶等制作单体支柱的一系列密封件，这一系列的密封件具备良好的密封性、耐磨性、强度等，然而需要比较高的清洁性。粘在上面的粉尘常常会降低它的性能。倘若赃物进入安全阀当中，那么阀的特性会显著变坏，导致失去作用。事实表明，井下的支柱大部分都由于支柱的内腔进入脏东西而导致密封件失去作用，这就要求进行维修。为此，在支设支柱注液的情况下，通过注液枪首先将三用阀左阀筒里面的脏污冲洗干净，再为支柱注液。为了确保支柱内腔的清洁性，需要确保乳化液泵箱的清洁性，禁止添加井下废水。
2.7 工作液
内柱式支柱工作液为低凝防锈5号液压油或其他支柱专用液压油；外柱式支柱工作液为1%-3%乳化油和97%-99%的中性水配置的乳化液。配置乳化液的乳化油和谁应符合MT76规定，井下运送液压油和乳化油时，必须使用干净的专用容器，不同牌号的油不准混用。内柱式支柱每季度至少检查或用专用工具补充一次液压油。
3、单体液压支柱的维修
（1）由于部分修改工程对主要零部件清洗不干净，使得污染物经乳化液进人到支柱密封位置，导致支柱不能正常工作。对此，应当清洗干净关键的零部件，这是由于在支柱中组装有污物的零部件，被乳化液冲刷的污物会带至支柱密封的地方，会导致密封失去作用，这样支柱也难以顺利运行。（2）单体液压支柱维修需要按照大修工艺标准进行，然而，部分维修厂却未按照顺序进行拆卸，导致柱头碰击油缸内表面，造成密封表面出现划痕，甚至丧失相应功能。并且由于手把体不经常拆卸，会出现連结钢丝槽镑蚀问题，使得手把体不能自由转动。此外，防尘圈主要起到防尘作用，防止粉尘、煤渣等物质进人支柱内腔。在柱体伸缩时，导向环可以防止手把体基体对其表面的划伤，进而使其丧失功能。然而，部分工作人员认为，防尘圈、导向环不具有密封作用，可以不进行更换。结果导向环由于磨损变薄，使得手把体、活塞头与活柱、油缸表面直接接触，造成表面严重划伤，不能正常运行。对此，在维修支柱的情况下需要将手把体拆掉，且更换手把体的导向环和防尘圈。事实表明，在解题支柱的情况下首先拆卸底座，这样会由油缸底座位置退下活柱体，如此的拆卸常常会导致柱头碰击油缸内表面，从而导致密封表面的损坏，使支柱失去作用。长期不拆卸手把体会锈蚀连接钢丝绳槽，并且，手把体不可以围绕油缸进行自由地转动。
4、结束语
综上所述，单体液压支柱可以均匀支撑煤矿顶板。然而由于煤矿管理水平不高，工作人员素质不齐，使得单体液压支柱不能被很好地利用，进而影响使用寿命，给煤矿生产安全带来隐患。对此，相关工作人员应正确使用和操作单体液压支柱，并严格执行各项操作检修规程，从而更好地发挥单体液压支柱的优越性。
参考文献：
[1]煤矿单体液压支柱技术与管理措施[J].王强.科技与企业.2012（11）.
（作者单位：神东煤炭集团设备维修中心三厂）