缓冲液压缸在超前液压支架上的应用

缓冲液压缸在超前液压支架上的应用

邱春彦张伟

（山东天晟机械装备股份有限公司山东淄博255129）

摘要：介绍了一种应用于超前液压支架上的具有缓冲作用的液压缸，并对该缓冲液压缸的技术特点、工作原理以及在井下应用效果作了阐述。

关键词：缓冲液压缸；超前；液压支架

前言

冲击地压是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象，发生前一般无明显前兆，冲击过程短暂，持续时间为几秒到几十秒，冲击压力对液压缸、液压支架具有极强的破坏性，甚至导致井下人员伤亡，危及井下采矿安全。

目前随着煤炭工业的发展，矿井支护设备得到了较大的发展。支护设备作为煤炭企业建设高产、高效、安全采煤矿井、实现采掘机械化不可或缺的关键设备，关系到工作面内的人员安全、机器的正常工作和矿工安全生产条件的改善，在煤矿安全生产中发挥着极其重要的作用。随着现代矿井的工作面越来越长，岩层的冲击压力越来越不稳定，液压支架等支护设备要求的压力和流量大大提高，对其安全性和可靠性提出了更高的要求。

根据《煤矿安全规程》规定：采煤工作面所有安全出口与巷道连接处20m范围内，必须加强支护；综合机械化采煤工作面，此范围内的巷道高度不得低于1.8m。即采煤工作面两顺槽20m范围内必须采取超前加强支护。

传统的采煤工作面两顺槽超前支护方式为木支护、摩擦式金属支柱或单体液压支柱支护方式。据统计，由于上述传统支护方式支护状态不良而在综采工作面超前区出现的人身伤亡事故率占综采事故的53%。所以，改善综采工作面超前区的支护状况，实现综采工作面超前区作业的机械化和自动化，是提高综采工作面安全程度的重要途径。

目前的超前液压支架能够实现超前区作业的机械化，并取代传统的采煤工作面两顺槽端头及超前支护方式。但现在使用的液压缸在超前液压支架受到冲击压力时，无任何缓冲、快速收缩，从而导致液压缸压死损坏，液压支架底座受侧向冲击压力，几乎挤在一起，破坏严重，井下工作的安全性和生产效率得不到保障。

针对以上问题研制了应用于超前液压支架上的缓冲液压缸，该液压缸能够在冲击压力来临时在液压支架底座之间形成有效缓冲，从而防止液压缸压死损坏，使井下工作的安全性和生产效率得到有效保障。

1.缓冲液压缸特征及工作原理

（1）结构特征

缓冲液压缸（如图1）包括缸体、缸底连接头和活塞，缸体与缸底连接头焊接呈一体结构，缸体的内部还依次顺序安装有缸底导向轴、弹簧座导向轴和弹簧座凹槽，缓冲弹簧的两端套装在缸底导向轴和弹簧座导向轴之间，活塞的一端置于弹簧座凹槽内。

缓冲液压缸井下使用时（见图2），缓冲液压缸、第一连接头和第二连接头横向放置于第一液压支架底座和第二液压支架底座的前部，缸体的缸底一端通过第一连接头与第一液压支架底座相铰接，另一端伸出缸体并通过第二连接头与第二液压支架底座铰接。

图1缓冲液压缸结构图

1-缸底导向轴；2-缓冲弹簧；3-弹簧座导向轴；4-活塞；5-弹簧座凹槽；6-缸底连接头；7-缸体

图2缓冲液压缸井下安装使用示意图

1-液压液压缸；2-第一连接头；3-第二连接头；4-第一液压支架底座；5-第二液压支架底座；A、B煤壁侧向冲击压力

（2）工作原理

井下作业时，当煤壁两侧的瞬间来临的冲击压力A、B作用到缓冲液压缸上时，活塞沿缸体收缩，缓冲弹簧被压缩会产生与活塞收缩方向相反的回弹力，直至弹簧座导向轴与缸底导向轴无间距，缓冲弹簧的有效长度最短，回弹力最大；当外界冲击压力消失，缓冲弹簧回弹，推动活塞延伸直至缓冲弹簧恢复初始长度。

2.缓冲液压缸的井下效果分析

缓冲液压缸作为超前液压支架的部件，在井下使用后具有以下优点：

（1）缓冲液压缸的缓冲弹簧安装于液压缸的缸体内部，不单独外设，结构设计紧凑，不占用行人空间，能够节约井下有限操作空间。

（2）缓冲液压缸设计时仅比普通的液压缸多加设了一个缓冲弹簧，而且装配时缓冲弹簧自由放置于缓冲液压缸内，与其他防冲击压力设置设备比较，成本非常低，而且易于装配，即便是缓冲千斤顶损坏，也便于更换，有效的提高了设备维修成本和维修效率。

（3）由于缓冲弹簧的作用，超前液压支架液压缸收缩速度得到有效的缓解，保护了液压缸以及液压支架，能够承受住巷道围岩的变形压力，保证了巷道的通风、行人及设备的安全，为工作面安全生产提供了保证。

参考文献

[1]《液压支架抗冲击能力分析》，《煤炭技术》，2006.

[2]王国法等著《液压支架技术》，煤炭工业出版社，1999.

[3]《提高液压支架抗冲击能力技术研究》，《煤矿机械》，2015.

作者简介

邱春彦（1978-），河南人，2002年毕业于郑州轻工业学院，现从事液压支架设计工作，电话0533-5861247，电子信箱：xiqin1998@tom.com。