液压支撑技术的现状与发展趋势

隋建辉

摘 要：介绍了国内外液压支架技术的现状，分析了我国液压支撑技术在采煤方面存在的问题及解决办法，对国内外承载仪等支撑设备的发展趋势进行了展望。

关键词：液压支撑技术；现状；发展趋势

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.26.157

液压支撑技术是实现采矿、钢铁、隧道施工等必须的关键技术之一，其技术的发展也一直受到业界认识的广泛关注。

1 国外液压支架现状

20世纪80年代以来，采矿、钢铁等各行业积极开发高性能、高可靠性的液压支架新技术。这些新的技术普遍使用了具有微型电机或电磁铁驱动的电—液控制阀，并将位移传感器应用到了推移千斤顶上，采煤机更是安装了红外线传感器，部分支柱缸径甚至超过了400 mm。支架使用了高强度钢板，屈服强度可达800～1000 Mpa，这种钢板具有强度高、硬度大、韧性强、冷焊性能突出的特点。

2 我国液压支撑技术的发展现状

2.1 国内液压支架技术

1990年后，国产液压支架得到了全面的发展，经过了50多年的技术积累与发展，我国的液压支架技术有了长足的发展，逐渐形成了以骨干支架制造厂设计所和煤科总院专业研究所为代表的支架研究设计队伍，并已经成熟的使用计算机CAD、有限元分析软件等进行设计计算。而以缓倾斜工作面顶板分类等为代表的研究成果则为支架设计、选型、制造与使用提供了有力的支撑。

2.2 液压支架使用材料

20设计90年代中期以后，国内开始着手研究高强度板的焊接工艺，特别是对1000 M a级以下钢板的焊接工艺进行了系统的研究，并取得了突破。截至目前我国的主要支架生产厂家已基本具备自主知识产权的Φ400 mm立柱的生产能力，两柱掩护式支架工作压力达到10000 kN以上。

3 我国液压支撑技术在采煤方面存在的问题及解决办法[WT][ST][HT]

3.1 液压支撑技术在采煤方面存在的问题

目前，国内煤矿使用的单体液压柱普遍存在柱体初撑力差、刚度不足的情况，致使煤矿工作面安全隐患堪忧。其主要因素有：

（1）液压泵站的建站地点选择不当，致使压枪管口压力输出达不到额定工作要求。煤矿液压支柱的初撑力大小除了与型号有关外与泵站的输出压力也有直接关系。部分矿井液压泵站离回采工作面超过1000 m，泵站输出压力损失较大，致使打柱时初撑力不足，严重影响复合顶板控制。

（2）液压柱底座面积小，支撑系统刚度不足。液压柱底座尤其是环形底座受底板岩层影响较大，随着煤层的开采，顶板沉降使支柱钻底而活柱下缩量小，液压柱缸体内液体的体压力增量减小，支护阻力下降，达不到额定工作阻力，支护效果不能达到预期。故老顶周期来压时，顶板会下沉破碎，易使工作面沿煤壁处切顶。

3.2 液压支撑技术在采矿方面存在问题的解决办法

（1）液压泵合理选址建站，浮化泵合理选型。乳化泵的额定工作压力应大于15M a，且选址建站距离工作面不宜超过100m，确保最远端供液处工作压力达到9.8M a以上，如条件允许，可建设移动式液压泵站。

（2）适当增大支柱底面积，防钻底。国内部分区域性煤层的基质为粉砂质粘土岩，这种基质遇水的膨胀系数较高，支柱钻底情况时有发生。工作中，可适当增大支柱底面积，给支柱使用“铁板鞋”底座，规格200×200×15 mm。切记，尽量不要使用木质底座，以减少因木鞋强度小、易压裂压断而失效的风险。

（3）合理选用支柱和三用阀。定期检修液压系统，防止漏液和损坏，如有问题及时维修或更换失效原件，不让液压系统带着问题工作；新入井的液压支柱使用前应排空缸体内，避免乳化液中混入气体，进而降低支护系统压力及刚度。

4 国内外承载仪等支撑设备的发展趋势

目前，提高液压支架的支护能力，提高其地质条件的适应能力，扩展矿山使用范围，提高工作寿命是液压支架的主要发展方向：

（1）大力发展和应用掩护式和支撑掩护式支架，减少其他型号支架的使用。2015年在北京中国国际展览中心举办的第十六届中国国际煤炭采矿技术交流及设备展览会上共展出了液压支架89中，其中掩护式支架73中，占总数的82%。这些支架的主要共同特点是：使用四连杆或其他机构，保持梁断和煤壁之间的基本安全距离；使用整体自移式结构和智能自控系统，便于支架操作及自动控制和远程控制。

（2）扩展液压支架的使用范围。目前，各采矿业大国都在研制可适用于大采高、大截深、大倾角和薄煤层的液压支架，并注重支架和采煤机的协调联动与配合。

（3）进一步提高乳化液泵的工作压力，以改善液压支架的初撑力，目前，包括美国在内的不少过呀压制的液压泵站的工作压力以达到300Kg/cm2以上。

（4）使用基于“多芯管”先导式邻架控制的操控方式，以简化液压支架管路系统，便于操作与检修。

（5）提高液压支架的移设速度，改善操作条件，液压支架正在向机电液一体化的方向发展，并将AI自动控制作为主要的发展方向。分组程序控制已经得到了较为广泛的应用，并进一步向智能控制和全自动控制方向发展。

参考文献

[1]王国法.煤矿高效开采工作面成套装备技术创新与发展. 煤炭科学技术，2010（01）.

[2]王选泽.液压支架技术体系研究与实践.科技传播，2013（22）.