液壓支撐技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

隋建輝

摘 要：介紹了國內(nèi)外液壓支架技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了我國液壓支撐技術(shù)在采煤方面存在的問題及解決辦法，對國內(nèi)外承載儀等支撐設(shè)備的發(fā)展趨勢進行了展望。

關(guān)鍵詞：液壓支撐技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.26.157

液壓支撐技術(shù)是實現(xiàn)采礦、鋼鐵、隧道施工等必須的關(guān)鍵技術(shù)之一，其技術(shù)的發(fā)展也一直受到業(yè)界認識的廣泛關(guān)注。

1 國外液壓支架現(xiàn)狀

20世紀80年代以來，采礦、鋼鐵等各行業(yè)積極開發(fā)高性能、高可靠性的液壓支架新技術(shù)。這些新的技術(shù)普遍使用了具有微型電機或電磁鐵驅(qū)動的電—液控制閥，并將位移傳感器應(yīng)用到了推移千斤頂上，采煤機更是安裝了紅外線傳感器，部分支柱缸徑甚至超過了400 mm。支架使用了高強度鋼板，屈服強度可達800～1000 Mpa，這種鋼板具有強度高、硬度大、韌性強、冷焊性能突出的特點。

2 我國液壓支撐技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)液壓支架技術(shù)

1990年后，國產(chǎn)液壓支架得到了全面的發(fā)展，經(jīng)過了50多年的技術(shù)積累與發(fā)展，我國的液壓支架技術(shù)有了長足的發(fā)展，逐漸形成了以骨干支架制造廠設(shè)計所和煤科總院專業(yè)研究所為代表的支架研究設(shè)計隊伍，并已經(jīng)成熟的使用計算機CAD、有限元分析軟件等進行設(shè)計計算。而以緩傾斜工作面頂板分類等為代表的研究成果則為支架設(shè)計、選型、制造與使用提供了有力的支撐。

2.2 液壓支架使用材料

20設(shè)計90年代中期以后，國內(nèi)開始著手研究高強度板的焊接工藝，特別是對1000 M a級以下鋼板的焊接工藝進行了系統(tǒng)的研究，并取得了突破。截至目前我國的主要支架生產(chǎn)廠家已基本具備自主知識產(chǎn)權(quán)的Φ400 mm立柱的生產(chǎn)能力，兩柱掩護式支架工作壓力達到10000 kN以上。

3 我國液壓支撐技術(shù)在采煤方面存在的問題及解決辦法[WT][ST][HT]

3.1 液壓支撐技術(shù)在采煤方面存在的問題

目前，國內(nèi)煤礦使用的單體液壓柱普遍存在柱體初撐力差、剛度不足的情況，致使煤礦工作面安全隱患堪憂。其主要因素有：

（1）液壓泵站的建站地點選擇不當，致使壓槍管口壓力輸出達不到額定工作要求。煤礦液壓支柱的初撐力大小除了與型號有關(guān)外與泵站的輸出壓力也有直接關(guān)系。部分礦井液壓泵站離回采工作面超過1000 m，泵站輸出壓力損失較大，致使打柱時初撐力不足，嚴重影響復(fù)合頂板控制。

（2）液壓柱底座面積小，支撐系統(tǒng)剛度不足。液壓柱底座尤其是環(huán)形底座受底板巖層影響較大，隨著煤層的開采，頂板沉降使支柱鉆底而活柱下縮量小，液壓柱缸體內(nèi)液體的體壓力增量減小，支護阻力下降，達不到額定工作阻力，支護效果不能達到預(yù)期。故老頂周期來壓時，頂板會下沉破碎，易使工作面沿煤壁處切頂。

3.2 液壓支撐技術(shù)在采礦方面存在問題的解決辦法

（1）液壓泵合理選址建站，浮化泵合理選型。乳化泵的額定工作壓力應(yīng)大于15M a，且選址建站距離工作面不宜超過100m，確保最遠端供液處工作壓力達到9.8M a以上，如條件允許，可建設(shè)移動式液壓泵站。

（2）適當增大支柱底面積，防鉆底。國內(nèi)部分區(qū)域性煤層的基質(zhì)為粉砂質(zhì)粘土巖，這種基質(zhì)遇水的膨脹系數(shù)較高，支柱鉆底情況時有發(fā)生。工作中，可適當增大支柱底面積，給支柱使用“鐵板鞋”底座，規(guī)格200×200×15 mm。切記，盡量不要使用木質(zhì)底座，以減少因木鞋強度小、易壓裂壓斷而失效的風(fēng)險。

（3）合理選用支柱和三用閥。定期檢修液壓系統(tǒng)，防止漏液和損壞，如有問題及時維修或更換失效原件，不讓液壓系統(tǒng)帶著問題工作；新入井的液壓支柱使用前應(yīng)排空缸體內(nèi)，避免乳化液中混入氣體，進而降低支護系統(tǒng)壓力及剛度。

4 國內(nèi)外承載儀等支撐設(shè)備的發(fā)展趨勢

目前，提高液壓支架的支護能力，提高其地質(zhì)條件的適應(yīng)能力，擴展礦山使用范圍，提高工作壽命是液壓支架的主要發(fā)展方向：

（1）大力發(fā)展和應(yīng)用掩護式和支撐掩護式支架，減少其他型號支架的使用。2015年在北京中國國際展覽中心舉辦的第十六屆中國國際煤炭采礦技術(shù)交流及設(shè)備展覽會上共展出了液壓支架89中，其中掩護式支架73中，占總數(shù)的82%。這些支架的主要共同特點是：使用四連桿或其他機構(gòu)，保持梁斷和煤壁之間的基本安全距離；使用整體自移式結(jié)構(gòu)和智能自控系統(tǒng)，便于支架操作及自動控制和遠程控制。

（2）擴展液壓支架的使用范圍。目前，各采礦業(yè)大國都在研制可適用于大采高、大截深、大傾角和薄煤層的液壓支架，并注重支架和采煤機的協(xié)調(diào)聯(lián)動與配合。

（3）進一步提高乳化液泵的工作壓力，以改善液壓支架的初撐力，目前，包括美國在內(nèi)的不少過呀壓制的液壓泵站的工作壓力以達到300Kg/cm2以上。

（4）使用基于“多芯管”先導(dǎo)式鄰架控制的操控方式，以簡化液壓支架管路系統(tǒng)，便于操作與檢修。

（5）提高液壓支架的移設(shè)速度，改善操作條件，液壓支架正在向機電液一體化的方向發(fā)展，并將AI自動控制作為主要的發(fā)展方向。分組程序控制已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，并進一步向智能控制和全自動控制方向發(fā)展。

參考文獻

[1]王國法.煤礦高效開采工作面成套裝備技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2010（01）.

[2]王選澤.液壓支架技術(shù)體系研究與實踐.科技傳播，2013（22）.