一种煤矿用液压支架及其控制方法与流程

本发明涉及煤矿支架领域，尤其涉及一种煤矿用液压支架和一种煤矿用液压支架控制方法。

背景技术：

液压支架作为一种支护设备，在煤炭综采过程中具有广泛的应用。液压支架一般包括护帮板、顶梁等部件，护帮板与顶梁铰接，千斤顶连接在护帮板和顶梁之间，通过千斤顶的伸缩控制护帮板的伸出，实现超前支护的功能，目前，现有的液压支架只具有顶梁机构，在某些特定的地质条件下，例如，某煤矿地质条件为煤层厚度3.2米，中间有1.2米到2.1米的不均匀夹矸，上煤层0.4米，下煤层0.55米，对于该煤矿，若使用现有的液压支架，其开采方法是：在上层煤的底部割一部分岩石(即割底作业)，在下层煤的顶部割一部分岩石(即割顶作业)，然后将岩石与煤层一起开采，该种开采方式导致岩、煤混合，影响了煤炭的质量，需要通过后续的选煤过程来分拣岩石和煤，增加了选煤的成本，浪费了作业时间。

技术实现要素：

本发明设计开发了一种煤矿用液压支架，采用液压立柱，具有合理的工作阻力和足够的抗压抗弯强度，采用液压单向阀，密封性能好，结构简单。

本发明还有一个目的是提供煤矿用液压支架控制方法，给出初撑完成时间计算公式和承载泄压阀关闭计算方法，能够更好的保证支架达到设计的工作阻力，获得更稳定的工作状态。

本发明提供的技术方案为：

一种煤矿用液压支架，包括：

顶梁；

底座；

液压活塞立柱，其内部中空，充满液压油，并具有活塞，活塞柱支撑在所述顶梁底部；

操纵阀，其为连通的多个液压阀，所述液压阀与所述液压活塞立柱的底部连通；

液控单向阀，其设置在所述液压活塞立柱和所述操纵阀之间；

液压泵，其连通所述液压活塞立柱的上腔和下腔，用于向所述液压活塞立柱输送高压液体。

优选的是，还包括泄压阀，其设置在所述液压活塞立柱和所述液压单向阀之间，用于将所述液压活塞立柱内的高压液体卸出。

优选的是，还包括推移千斤顶，其连通所述液压泵。

优选的是，还包括：输送机，其连通所述千斤顶。

优选的是，所述泄压阀设置有压力传感器。

优选的是，所述液压泵为高压乳化泵。

优选的是，还包括全长侧护板，其与所述顶梁铰接。

优选的是，所述液控单向阀包括：

阀体，其内部中空，顶部设有进液口、底部设置有出液口、中间设置有控制液进口和设置在中间位置的多个横向通道，泄液通道；

主阀芯，其设置在所述阀体内部；

顶杆，其贯穿设置在所述阀体内部，所述顶杆的一端设有控制活塞，所述控制活塞顶部连接弹簧的一端，所述弹簧的另一端固定在所述阀体上。

一种煤矿用液压支架控制方法，包括以下几个步骤：

步骤一：初撑；操纵阀设置在升柱位置，由泵站输送来的高压液体，经液压单控阀进入液压活塞立柱的下腔，同时液压活塞立柱上腔排液，于是活柱和顶梁升起，支撑顶板，经历时间t后，将操纵阀置于中位，液控单向阀关闭；

其中，

P_u为液压活塞立柱下腔压力；P_y为液压泵的压力；l₁为初次来压步距，H为煤层开采厚度，l₂为初次垮落步距；H为煤层开采厚度；

步骤二：承载；顶板下沉产生的压力导致液压活塞立柱下腔液体压力增加，当立柱下腔压力P_u小于泄压阀的动作压P₀时，泄压阀关闭，停止卸液；

P为液压支架顶部压力，α液压支架侧倾角，ω为液压支架最大倾角，l₁为初次来压步距，H为煤层开采厚度，l₂为初次垮落步距；g为重力加速度。

本发明所述的有益效果

本发明提供的一种煤矿用液压支架，采用液压立柱，具有合理的工作阻力和足够的抗压抗弯强度，采用液压单向阀，密封性能好，结构简单。

本发明还供一种煤矿用液压支架控制方法，给出初撑完成时间计算公式和承载泄压阀关闭计算方法，能够更好的保证支架达到设计的工作阻力，获得更稳定的工作状态。

附图说明

图1为本发明所述的煤矿用液压支的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供煤矿用液压支架，包括：顶梁110、液压活塞立柱120、底座130、操纵阀170、操纵阀180、液压单向阀180和液压泵200。

其中，液压活塞立柱120内部中空，充满液压油，并具有活塞，活塞柱支撑在顶梁110底部；操纵阀170和操纵阀180，其为连通的多个液压阀，液压阀与液压活塞立柱120的底部连通；液控单向阀180，其设置在液压活塞立柱120和操纵阀170和操纵阀180之间；液控单向阀是支架液压系统中的关键原件之一，通常称为“液压锁”，支架的工作可靠与否，与单向阀的密封性能有直接关系，如果单向阀锁不住立柱下腔的工作液体，支架就会出现自动慢慢下所，使不能允许的，如果液压单向阀动作不灵敏，则立柱的初撑力就达不到设计要求，因此要求液压单向阀密封可靠动作灵敏，并要求使用寿命长。液压泵200，，其连通液压活塞立柱120的上腔和下腔，用于向液压活塞立柱120输送高压液体。

泄压阀150，其设置在液压活塞立柱120和液压单向阀180之间，用于将液压活塞立柱120内的高压液体卸出，作为一种优选泄压阀内部设置有压力传感器。

推移千斤顶140，其连通液压泵200，输送机190，其连通推移千斤顶140。

作为一种优选，液压泵200为高压乳化泵。

作为一种优选，还包括全长侧护板，其与顶梁110铰接。

实施以煤矿用液压支架的工作过程为例，作进一步说明

初撑过程：操纵阀170和操纵阀180设置在升柱位置，由液压泵200输送来的高压液体，经液压单控阀160进入液压活塞立柱120的下腔，同时液压活塞立柱120的上腔排液，于是活塞柱和顶梁110升起，支撑顶板，当顶梁110接触顶板，液压活塞立柱下腔的压力达到泵站的压力后操纵阀170和操纵阀180置于中位，液控单向阀160关闭，经历时间t后，将操纵阀置于中位，液控单向阀160关闭，从而液压活塞立柱120的下腔封闭，从而完成支架的初撑阶段；

承载过程：支架初撑后，进入承载阶段，随着顶板的缓慢下沉，顶板对支架的压力不断增加，液压活塞立柱120的下腔被封闭的液体压力随之迅速升高，液压支架受到弹性压缩，并由于立柱缸壁的弹性变形而使缸径产生弹性扩张，这一过程就是支架的增阻过程，当下腔液体的压力超过泄压阀150的动作压力时，高压液体经泄压阀150泄出，活塞立柱下缩，直至立柱下腔的压力小于泄压阀150的动作压时，泄压阀150关闭，停止卸液，从而使立柱工作阻力保持恒定，这就是横阻过程。

卸载过程：当操纵阀180和操纵阀170处于降架位置时，高压液体进入液压活塞立柱120的上腔，同时打开液控单向阀160，液压活塞立柱120下腔排液，于是立柱卸载下降。

一种煤矿用液压支架控制方法，包括以下几个步骤：

步骤一：初撑；操纵阀设置在升柱位置，由泵站输送来的高压液体，经液压单控阀进入液压活塞立柱的下腔，同时液压活塞立柱上腔排液，于是活柱和顶梁升起，支撑顶板，经历时间t后，将操纵阀置于中位，液控单向阀关闭；

其中，

P_u为液压活塞立柱下腔压力；P_y为液压泵的压力；l₁为初次来压步距，H为煤层开采厚度，l₂为初次垮落步距；H为煤层开采厚度；

步骤二：承载；顶板下沉产生的压力导致液压活塞立柱下腔液体压力增加，当立柱下腔压力P_u小于泄压阀的动作压P₀时，泄压阀关闭，停止卸液；

P为液压支架顶部压力，α液压支架侧倾角，ω为液压支架最大倾角，l₁为初次来压步距，H为煤层开采厚度，l₂为初次垮落步距；g为重力加速度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。