CN2163872Y - 一种用于极不稳定煤层的钢木联体支柱 - Google Patents

Abstract

一种用于极不稳定煤层的钢木联体支柱，由上下 接木、螺旋内柱、下接木套等组成，特点是在螺旋内柱 上端喇叭口内装有三碗片组成的上接木碗，在下接木 套的下喇叭口内装有三碗片的下接木碗，上、下接木 碗的碗片都由一根小钢丝绳穿缠着，钢丝绳的一端固 定在调节环套上，通过旋转该环套，上、下接木碗可被 小钢丝绳拉紧或松动脱离喇叭口的内壁。本新型支 柱可方便地接长或缩短，回柱简单快速，搬移方便，工 作效率高，十分适合在不稳定和极不稳定的煤层中使 用。

Description

本实用新型涉及一种钢木联体支柱，可作为煤炭行业不稳定煤层和极不稳定煤层的采煤工作面的一种主要支护设备。

我国各地煤层的赋存条件差别巨大，不稳定和极不稳定以及较稳定极薄煤层在总储量中占有相当比例而且分布较广。例如江南九省区大部分都是不稳定和极不稳定煤层，这类煤层其采煤工作面的特点是：煤层厚度变化很大，残采多，产量低，推进长度小，寿命短，搬家频繁，因而不宜使用在稳定和较稳定煤层中常用的液压支架，单体液压支柱、金属摩擦支柱等价格昂贵的支护设备。此外，全国各地的大部分煤矿都有极薄煤层，许多大矿因没有经济合理的支护手段，不得不丢弃这些极薄煤层。在缺煤地区和储量不足的矿井，为了想办法开采上述煤层，不得不沿用木头支护。这种原始的木支护办法存在坑木消耗大，工人劳动强度大，工作环境危险（常遇空间窄小，柱打不紧，放炮后大量倒柱），工作效率低（驮、锯木头费时费力，又要反工补柱）等问题。针对上述问题，89年曾提出了“恒阻式木摩擦金属支柱及其配套工具”的专利技术方案（专利号89200557.2），该专利技术主要由上接木、下接木、螺旋内柱、杯形外柱、棘轮螺母、下接木套、铰链棘爪等组成，其中上接木的下端削成锥形，插套在螺旋内柱的上端喇叭口里，螺旋内柱上旋接着棘轮螺母（可接长柄手把的铰链棘爪在升、降柱时可包套在棘轮螺母的外面），棘轮螺母插套在杯形外柱的上端，螺旋内柱插伸入杯形外柱内腔，杯形外柱与下接木的连接由下接木套来完成。上述结构的支柱在实际使用中主要存在以下2个缺点：

1、上接木虽然在过载的压力下能沿螺旋内柱的上端喇叭口被挤入螺旋内柱管道空腔，但挤入后无法用手工方式简便脱解出来，以便迅速更换新的上接木。

2、可与杯形外柱组合或分离的下接木套制成外套式或凸榫式两种结构，虽都能实现接长支柱和在必要时更换不同长度的下接木，以及遇煤层极薄时舍去下接木套的目的，但存在联接不紧导致支柱的铁木之间失去稳定性以及更换下接木不够简便的问题。

此外，已有的专利技术还存在：原支柱虽能在配套工具（铰链棘爪和长柄手把）的作用下实现伸柱支撑过程，但是开式螺旋副的传动效率极低，当顶板来压支柱承载力达15t以上时，无法再依靠配套工具松开支柱实现快速安全回柱。

由于存在上述缺陷，该专利技术在开发和使用过程中都存在着许多实际困难。

本实用新型的目的主要是针对上述1、2两点缺陷，从而设计一种改进的具有新型结构的钢木联体支柱，使之成为煤炭行业不稳定和极不稳定煤层，以及较稳定极薄煤层的采煤工作面的一种新型支护设备。

本实用新型的目的是这样实现的：（参照图1），该新型的钢木联体支柱仍包括上接木1、螺旋内柱4、棘轮螺母5、杯形外柱6、下接木套7和下接木10组成，其特点是：

a、将螺旋内柱4的上端制成内锥状的上喇叭口，在上喇叭口内设置一个由三碗片组成的上接木碗3，上接木碗3的每一块碗片都由一根小钢丝绳17穿缠着，该钢丝绳的上端穿过上喇叭口壁的小孔固定在上喇叭口外壁上的一个（上）调节环套2上，通过旋转该调节环套，上接木碗3的三碗片可被小钢丝绳17拉紧合拢或松动脱离该喇叭口内壁，即：当调节环套2被正转某角度并固定时，可以同时拉紧三块碗片，使三块碗片合拢固定在上喇叭口内壁上，当调节环套2松开反转某角度时，三碗片同时松动并脱离上喇叭口内壁（处于游动状态），从而能够快速方便更换新的上接木。

b、将下接木套7的下端也制成内锥状的下喇叭口，在下喇叭口内也设置有一个由三碗片组成的下接木碗8，下接木碗8的每块碗片也都由一根小钢丝绳18穿缠着，该钢丝绳18的下端穿过下喇叭口壁的小孔固定在下喇叭口外壁上的一个（下）调节环套9上，通过旋转该调节环套，下接木碗8的三碗片可被小钢丝绳18拉紧合拢或松动脱离该喇叭口内壁，即：当调节环套9被正转某角度并固定时，可以同时拉紧三块碗片，使三块碗片合拢固定在下喇叭口内壁上，当调节环套9松开反转某角度时，三碗片同时松动脱离了下喇叭口内壁（处于游动状态），从而能适应于下接木的快速更换过程。

下面结合实施例对本实用新型的具体结构和工作原理作进一步详细说明。

图1是本实用新型支柱的整体结构示意图，

图2是上接木碗装配在螺旋内柱的上喇叭口内的结构示意图，

图3是图2A－A方向的剖视图，

图4是下接木碗装配在下接木套的下喇叭口内的结构示意图，

图5是上接木顶端所配设的内球面滑块式铁点帽的结构示意图。

其中：1是上接木，2（上）调节环套，3上接木碗，4螺旋内柱，5棘轮螺母，6杯形外柱，7下接木套，8下接木碗，9（下）调节环套，10下接木，11（煤层）底板，12横销，13滑块式铁点帽，14滑块，15斜面导轨，16（煤层）顶板，17（上接木碗上的小钢丝绳，18（下接木碗上的）小钢丝绳。

参照图1、2、3，在螺旋内柱4上端的上喇叭口内设置有三碗片组成的上接木碗3，根据钢与钢的自动脱锥最小锥度大约等于24°的特性，本新型支柱的特点还包括：要把与上接木碗3配合的上喇叭口的锥度设计成略大于钢与钢自动脱锥的最小锥度24°（如26°），并把上接木碗3的碗口内部设计成既可有效承压和让压，又不会使上接木1自动脱离的由大锥度和小锥度组成的上下双锥度结构，其中上部大锥度（可取55°～65°）起有效承压和让压作用，下部小锥度（可取2°～6°）起抱紧和稳定作用。于是可实现下述良好的使用功能：当上喇叭口外的调节环套2正转固定后，在小钢丝绳17的作用下，三碗片固定贴紧在上喇叭口内壁上，围成上接碗3来紧抱着被外力挤进来的上接木1，即使支柱卸载，即外力消除，上接木1与上接木碗3仍不会自动脱离而紧连在一起，即上接木1与上接木碗3螺旋内柱4等联为一体。当调节环套2反转活动时，上接木碗3自动与上喇叭口内壁脱锥，跳离喇叭口，上接木1也随之脱离螺旋内柱4。并因上接木碗3为三片，每片为120°安装，自动也与上接木1脱离，从而实现快速解下上接木1的过程，接着正转调节环套2，三碗片复位固定，插接上新的上接木，这样就完成了上接木的快速更新过程。

参照图4，本新型支柱的特点还包括：在下接木套7的下喇叭口内也设置有三碗片组成的下接木碗8（这里三碗片也是以每片120°方式安装），又将下喇叭口和下接木碗8的碗口内部设计成相同的锥度，该锥度略大于钢与钢自动脱锥的最小锥度24°，（如都选用26°）。这正是下接木碗8有别于上接木碗3的地方，前者利用了钢与钢摩擦系数远小于钢与木的摩擦系数的特性，故同是26°时，下喇叭口内壁与下接木碗8可自动脱锥，而下接木碗8内壁与下接木不会自动脱锥。可见，当下接木碗8被调节环套9通过小钢丝绳18拉住紧贴于下喇叭口内壁时，已被插紧于该接木碗内的下接木10不会自动脱开，能在支柱松载状态下与下接木碗8，下接木套7等联成一体。至于更换下接木10的原理和操作过程因与上接木1的一样，故不重述。

为了进一步改善本新型支柱在其承载达15t以上时的安全回柱性能，在上接木1顶端还可配设有滑块式铁点帽13。从附图5可知，该滑块式铁点帽13由滑块14和斜面导轨15等组成，其中滑块14可在卸载时沿斜面导轨15滑动，滑块14的底面还制成内球面状与上接木1的顶端配合，在滑块14的一侧还插配有一根横销12，支柱受载工作时，靠横销12来阻止滑块14沿斜面导轨15滑动。因此，当横销12的结构参数合适时，只要用重锤猛敲横销12，横销12就会在瞬间飞离工作位置，导致滑块14立即沿斜面导轨15滑动，此时因滑块14的另一面是以内球面形式与支柱的上接木1的上端头（也预制成外球面状）配合，所以支柱就随着滑块14的滑移而作铰接转动，倒向滑块滑动方向即回柱方向，从而达到快速安全回柱的目的。为了使用方便并防止丢失，横销12可用链条挂在铁点帽。

使用本实用新型的钢木联体支柱，以钢为主，钢木并用，可随时简便将支柱接长或缩短，既具有恒定阻力，伸缩量大，适应性广的特点，又有升回柱操作简单、快速、搬移方便、劳动强度低、工作效率高、使用安全等优点，十分适合在不稳定和极不稳定煤层，以及较稳定的极薄煤层中使用。

Claims (5)

1、一种用于极不稳定煤层的钢木联体支柱，包括上接木(1)、螺旋内柱(4)、棘轮螺母(5)、杯形外柱(6)、下接木套(7)和下接木(10)组成，其特征在于：

a、所述的螺旋内柱(4)的上端制成内锥状的上喇叭口，在上喇叭口内设置一个由三碗片组成的上接木碗(3)，上接木碗(3)的每一块碗片都由一根小钢丝绳(17)穿缠着，该钢丝绳的上端穿过上喇叭口壁的小孔固定在上喇叭口外壁上的一个上调节环套(2)上，通过旋转该调节环套，上接木碗(3)的三碗片可被小钢丝绳(17)拉紧合拢或松动脱离该喇叭口内壁；

b、所述的下接木套(7)的下端也制成内锥状的下喇叭口，在下喇叭口内也设置有一个由三碗片组成的下接木碗(8)，下接木碗(8)的每一块碗片也都由一根小钢丝绳(18)穿缠着，该钢丝绳(18)的下端穿过下喇叭口壁的小孔固定在下喇叭口外壁上的一个(下)调节环套(9)上，通过旋转该调节环套，下接木碗(8)的三碗片可被小钢丝绳(18)拉紧合拢或松动脱离该喇叭口内壁。

2、根据权利要求1规定的支柱，其特征是所述的与上接木碗（3）配合的上喇叭口的锥度设计成略大于钢与钢自动脱锥的最小锥度24°，而上接木碗（3）的碗口内部设计成由大锥度和小锥度组成的上下双锥度结构，其中上部大锥度可取55°～65°，下部小锥度可取2°～6°。

3、根据权利要求1规定的支柱，其特征是所述的下接木套（7）的下喇叭口和下接木碗（8）的碗口内部设计成相同的锥度，该锥度略大于钢与钢自动脱锥的最小锥度24°。

4、根据权利要求2和3规定的支柱，其特征是所述的组成上接木碗（3）和下接木碗（8）的三碗片，每片都是120°安装。

5、根据权利要求1规定的支柱，其特征是所述的上接木的顶端还配设有能进行安全回柱用的滑块式铁点帽（13），该滑块式铁点帽（13）由滑块（14）和斜面导轨（15）组成，其中滑块（14）可在卸载时沿斜面导轨（15）滑动，滑块（14）的底面还制成有内球面状与上接木（1）的顶端配合，滑块（14）的一侧还插配有一根横销（12），在支柱受载工作时，横销（12）可阻止滑块（14）沿斜面导轨（15）滑动。

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