CN109931083B - 一种具有两级支撑功能的三伸缩立柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有两级支撑功能的三伸缩立柱，主要包括外缸、一级中缸、二级中缸和活柱四部分；一级中缸和二级中缸伸缩支撑力大，活柱伸缩支撑力小；一级中缸底部设计底阀，控制一级中缸下腔液体进出，保证一级中缸和二级中缸伸缩支撑力相同；二级中缸底部不留孔，活柱上有二级中缸下腔液体进出细长孔，进液口在活柱头部；立柱一级中缸和二级中缸伸缩支撑力是活柱伸缩支撑力的2~4倍。本发明两级支撑功能的三伸缩立柱适用于长距离超前支护支架，小初撑力和小工作阻力能降低对巷道反复支撑，大初撑力和大工作阻力能为压力显现剧烈、变形出现严重巷道提供强有力的支撑，有效控制巷道变形量。

Description

一种具有两级支撑功能的三伸缩立柱

技术领域

本发明涉及一种具有两级支撑功能的三伸缩立柱，尤其是涉及液压支架用三伸缩立柱，属于煤矿开采支护技术领域。

背景技术

目前液压支架所使用的立柱伸缩形式主要有单伸缩、双伸缩立和三伸缩三种结构，立柱伸缩形式根据液压支架支护伸缩比需求而选用，三种伸缩形式立柱都仅具有一种初撑力和工作阻力，而立柱伸缩级数越多，立柱中缸压力越大，安全性越差，因而造成液压支架设计中很少选用三伸缩立柱。

随着开采技术的发展，国内越来越多巷道压力大、变形大的矿区开始采用大工作阻力液压支架进行巷道超前支护，在一定程度上解决了单体支柱劳动强度大、支设和回撤速度慢、生产效率低的难题，但是大工作阻力支架升降移动反复支撑破坏了巷道顶板和巷道锚网系统，巷道顶板易提前冒落，增加了巷道维护难度。

发明内容

本发明目的在于针对巷道长距离支护出现反复支撑破坏顶板问题的特点，提供一种具有两级支撑功能的三伸缩立柱，将支架初撑力和工作阻力分为两级，一级小初撑力和小工作阻力用于巷道顶板压力显现不明显工况，降低支架反复支撑顶板对顶板的破坏程度，二级大初撑力和大工作阻力用于巷道变形严重工况，为其提供强有力的支撑，改善超前支架支护效果，有效控制巷道变形量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种具有两级支撑功能的三伸缩立柱，主要包括外缸、一级中缸、二级中缸和活柱四部分；所述外缸设置外缸上、下腔液口，并安装液控单向阀控制下腔进回液，安装安全阀与外缸下腔相通，控制下腔压力；所述一级中缸位于外缸内，底部安装底阀，当外缸下腔液体压力达到一定值时可进入一级中缸下腔，一级中缸下腔收缩到和外缸接触时下腔液体流出，所述一级中缸管壁上设有和与外缸上腔相通的供液孔；所述二级中缸位于一级中缸内，底部不留孔，所述二级中缸壁上设有和与一级中缸上腔相通的供液孔。

一种优选的技术方案，所述二级中缸底部不设计通孔，活柱上设计细长孔，用于二级中缸下腔进回液。

一种优选的技术方案，所述活柱底部设计凹槽。

一种优选的技术方案，所述活柱伸缩范围为400~800mm。

一种优选的技术方案，所述两级支撑功能中大值和小值比范围约为2~4。

本发明主要应用于巷道超前支护设备和有冲击风险巷道的抗冲击支护设备。

本发明的优点和效益。

目前液压支架设备初撑力和工作阻力只要一种，很难真正缓冲顶板压力，实现有效让压，达到支护设备和围岩的耦合，特别是工作面前40m外的巷道远距离支护，若选用常规立柱的超前支架：超前支架工作阻力太小，无法承受顶板压力显现时的外载荷，有效控制巷道变形量；工作阻力太大，支架强力反复支撑顶板，破坏了巷道原有锚杆锚网支护系统，造成顶板提前冒落，加重了巷道顶板支护难度，本发明两级支撑功能的三伸缩立柱改善了液压支架和围岩相互作用关系，是支护设备功能和理念的重大突破。

使用两级支撑功能三伸缩立柱的液压支架具有如下优点。

（1）低初撑力和低工作阻力以护为主。

目前煤矿巷道支护以锚杆和锚索联合支护为主，在巷道出现明显变形前，采用两级支撑功能三伸缩立柱低初撑力，实现超前支护液压支架不破坏原有的支护系统，以防护为主，当巷道顶板压力显现时，液压支架工作阻力较低，立柱收缩让压，这样可以充分发挥围岩的作用，液压支架和围岩一起参与支撑顶板作用，不破坏巷道原有的支护系统，对支护设备起到缓冲作用，提高了支护设备的可靠性。

（2）高初撑力和高工作阻力有效控制巷道变形量。

当两级支撑功能三伸活柱行程收缩完以后，巷道顶板下沉400~800mm ,变形已经比较严重，巷道锚杆锚索支护系统已经破坏，不能够支护巷道顶板，该工况下立柱的工作阻力将变为大初撑力和大工作阻力，支撑力能增加到活柱伸缩支撑力2~4倍， 将强有力的支护巷道顶板，控制巷道的变形量。

附图说明

图1为本发明的两级支撑功能三伸缩立柱的部分剖视结构示意图。

图2为本发明的两级支撑功能三伸缩立柱的结构示意图。

具体实施方式

两级支撑功能三伸缩立柱如图1所示，主要包括外缸1、一级中缸2、二级中缸3和活柱4四部分；所述外缸1上设置下腔液孔11和上腔液孔13，下腔液孔11连接液控单向阀6和安全阀7，安装安全阀7与外缸下腔12相通，上腔液孔13和液控单向阀上腔进液相连通；所述一级中缸2位于外缸1内，该一级中缸底部安装底阀5，一级中缸下腔21收缩到和外缸1接触时一级中缸下腔21液体流出，所述一级中缸2管壁上设有和与外缸1上腔液孔13相通的液孔22；所述二级中缸3位于一级中缸2内，二级中缸3管壁上设有和与一级中缸2上腔22相通的液孔33；所述活柱4位于二级中缸3内，活柱4中设置液孔41，和液控单向阀6与立柱外缸下腔液孔11相通的接口相连，为二级中缸3下腔31的进回液孔，所述活柱底部设计凹槽43。

使用本发明两级支撑功能三伸缩立柱的液压支架主要有如下三种工况：（1）升架即初撑工况；（2）降架工况，支架移动过程中主动降架；（3）承受外载作用立柱收缩工况，被动降架。三种工况工作原理简述如下。

1、初撑工况。

工作原理如下：乳化液经液控单向阀6进入外缸1的下腔液孔11，推动一级中缸2带动二级中缸3和活柱4伸出，外缸的上腔14回液；活柱4液孔41同时从液控单向阀6和立柱下腔相通的接口进液，活柱4同步伸出，二级中缸3的上腔32液体经上腔液孔33、一级中缸液孔22和外缸上腔液孔14回液；一级中缸2达到最大行程时底阀5打开，乳化液进入一级中缸下腔21，推动二级中缸3和活柱4伸出，一级中缸的上腔23液体通过外缸上腔14回液，直到行程结束。

2、降柱工况。

工作原理如下：乳化液经液控单向阀6进入外缸1上腔液孔13、一级中缸上腔液孔22和二级中缸上腔液孔33，推动一级中缸2、二级中缸3和活柱4缩回，外缸下腔11回液；外缸1下腔12液体流出到底阀5和外缸底部接触时，一级中缸下腔21液体通过底阀5和外缸下腔液孔11回液，一级中缸2的上腔23液体推动二级中缸3和活柱4缩回，一级中缸2的下腔21液体通过外缸下腔11回液；所述活柱4在二级中缸3上腔32液体压力作用下和二级中缸3同步收缩，二级中缸下腔31液体经液孔42通过液孔单向阀6回液，直到行程结束。

3、承受外载作用立柱收缩工况。

安装本发明立柱的液压支架承受外载下降是一种被动下降工况，是液压支架井下使用过程中最重要的工况，该工况立柱下腔液体的流出主要是通过安全阀7溢出。当外载压力超过立柱小支撑力时，所述活柱4率先收缩，二级中缸3下腔31液体经液孔42通过安全阀7溢出，该工况支架支撑能力为小工作阻力；当活柱4行程收缩完后，活柱4底部凹槽43面和二级中缸3接触后，推动一级中缸2、二级中缸3收缩，外缸1下腔12液体经液孔11通过安全阀7溢出，此时液压支架支撑力为大工作阻力；若支架继续下降，外缸1下腔12液体流出到底阀4和外缸底部接触，一级中缸下腔21液体经底阀4和外缸1下腔液孔11通过安全阀7溢出，直到二级中缸3收缩结束。

以上具体描述了本发明的实施方案，但本领域的技术人员应该理解，在本发明的主旨和范围内，可以进行多种变化和修改。

Claims (2)

1.一种具有两级支撑功能的三伸缩立柱，其特征在于：主要包括外缸、一级中缸、二级中缸和活柱四部分；所述外缸设置外缸上腔液孔和下腔液孔，并安装液控单向阀控制下腔进回液，安装安全阀与外缸下腔相通，控制下腔压力；所述一级中缸位于外缸内，底部安装底阀，控制外缸下腔液体压力达到一定值时进入一级中缸下腔，一级中缸下腔收缩到和外缸接触时一级中缸下腔液体流出，所述一级中缸管壁上设有和与外缸上腔相通的供液孔；所述二级中缸位于一级中缸内，缸底部不留孔，所述二级中缸管壁上设有和与一级中缸上腔相通的供液孔，所述二级中缸底部不设计通孔，活柱上设计细长孔，活柱底端设计凹槽，用于二级中缸下腔进回液，立柱一级中缸和二级中缸伸缩支撑力是活柱伸缩支撑力的2~4倍。

2.根据权利要求1所述的一种具有两级支撑功能的三伸缩立柱，其特征在于：所述活柱伸缩范围为400~800mm。

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