淺談液壓支架在綜采工作面中的功能與應(yīng)用

（開灤能源化工股份有限公司呂家坨礦業(yè)分公司，河北唐山，063100）

1 液壓支架在我國(guó)礦山生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著開采工藝水平的提高和相關(guān)科技的飛速發(fā)展，我國(guó)煤礦開采的規(guī)模不斷擴(kuò)大，采煤方式也從傳統(tǒng)、低效的人工開采向著綜合機(jī)械化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。新設(shè)備、新工藝的投入使煤炭企業(yè)的生產(chǎn)效率顯著增長(zhǎng)，礦山生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性也在逐年提高。而作為地下煤層開采的場(chǎng)所，現(xiàn)代采煤工作面的長(zhǎng)度動(dòng)輒一、二百米甚至更長(zhǎng)，其中采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等大型機(jī)械的正常工作及其操作者的安全生產(chǎn)，都需要有效、可靠的支架系統(tǒng)予以保障。為適應(yīng)現(xiàn)代開采高產(chǎn)高效的實(shí)際需求，移動(dòng)快速、控制可靠的液壓支架一經(jīng)問世便得到了迅速的普及和推廣，隨著電液控制等環(huán)節(jié)的逐步改進(jìn)和完善，目前液壓支架已經(jīng)成為世界礦山機(jī)械化生產(chǎn)中不可替代的重要組成部分。我國(guó)液壓支架的研發(fā)和推廣起步較晚，但隨著煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的深化，液壓支架的優(yōu)勢(shì)開始在很多大型礦井的生產(chǎn)作業(yè)中表現(xiàn)出來(lái)，關(guān)于液壓支架設(shè)計(jì)與應(yīng)用等方面的研究，也越來(lái)越引起各方的重視和投入。

2 液壓支架的功能及其工作原理分析

2.1 液壓支架在綜采工作面中的重要作用

作為保證工作面安全的關(guān)鍵設(shè)備，支護(hù)的作用是有效控制采煤機(jī)落煤后暴露在外的頂板，并隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入回采工作面和推進(jìn)輸送機(jī)，使采煤空間更加穩(wěn)定、安全。由于采煤機(jī)工作效率的提高，傳統(tǒng)的頂板管理往往存跟不上采煤工作的進(jìn)度，限制了綜合機(jī)械化技術(shù)優(yōu)勢(shì)的進(jìn)一步發(fā)揮，而液壓支架則因其特殊的構(gòu)造和工作原理，能夠和采煤機(jī)配套使用，不但具備頂板支護(hù)、防止煤壁垮落、自身推進(jìn)、輸送機(jī)推移等能力，還可以實(shí)現(xiàn)超前支護(hù)，大大提高礦井施工的生產(chǎn)效率，此外，在煤層傾角＞15°的傾斜條件下，液壓支架還具有防滑、防倒的特性，非常適用于移動(dòng)快、產(chǎn)量高、工作環(huán)境復(fù)雜、工藝要求嚴(yán)格的現(xiàn)代綜采工作面中。

2.2 液壓支架的工作原理

液壓支架的液壓系統(tǒng)主要由一系列的液壓缸和控制閥組成，其工作介質(zhì)采用含水95%以上的高水機(jī)工作液，因此對(duì)各種操縱、控制閥的密封性能要求很高，且必須經(jīng)過防銹蝕處理；在采用液壓先導(dǎo)控制的操作系統(tǒng)中，為減少操作管路，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用印刷板式油路和多芯軟管等元件；支架液壓缸專用的鼓形和蕾形橡膠密封圈性能良好，使用壽命長(zhǎng)。

液壓支架在其工作過程中，需完成升降架、移架以及推移輸送機(jī)等幾個(gè)動(dòng)作，其中升降主要是靠控制系統(tǒng)調(diào)整不同功能的液壓缸控制其立柱的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要包括初撐、承載、和卸載等三個(gè)階段。初撐開始時(shí)，控制閥處于升柱位置，由泵站輸送來(lái)的高壓液體，經(jīng)液控單向閥進(jìn)入立柱的下腔，同時(shí)立柱上腔排液，于是活柱和頂梁升起，支撐頂板。當(dāng)立柱下腔的壓力達(dá)到泵站工作壓力后，液控單向閥關(guān)閉，從而立柱下腔的液體被封閉，操縱閥置于中位，此時(shí)開始進(jìn)入承載階段。隨著頂板的緩慢下沉，頂板對(duì)支架的壓力不斷增加，立柱下腔被封閉的液體壓力隨之迅速上升，液壓支架受到彈性壓縮，并由于立柱缸壁的彈性變形而使缸徑產(chǎn)生彈性擴(kuò)張。當(dāng)下腔液體的壓力超過安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，高壓液體經(jīng)安全閥泄出，立柱下縮，頂板對(duì)支架的壓力降低直至立柱下腔的液體壓力小于安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，安全閥關(guān)閉，停止泄液，從而使立柱工作阻力保持恒定。當(dāng)控制閥處于降架位置時(shí)，高壓液體進(jìn)入立柱的上腔，同時(shí)打開液控單向閥，立柱下腔排液，于是立柱卸載下降。

3 液壓支架在綜采工作面中的應(yīng)用

3.1 常見問題

雖然液壓支架具有可靠、耐用、抗倒滑等優(yōu)點(diǎn)，但由于礦井內(nèi)的工作環(huán)境較為惡劣，支架又長(zhǎng)期處于振動(dòng)、沖擊、負(fù)載的工況條件下，加之一些工作面存在支架選型不科學(xué)、安裝不當(dāng)、或養(yǎng)護(hù)檢修不達(dá)標(biāo)等問題，支架故障及其導(dǎo)致的安全事故也屢有發(fā)生，必須引起相關(guān)工作者充分的重視。

3.2 液壓支架在應(yīng)用過程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

為避免上述問題給綜采工作帶來(lái)的不良影響，在液壓支架的應(yīng)用中，還應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。首先，應(yīng)根據(jù)工作面的特點(diǎn)優(yōu)選支架類型。以掩護(hù)式支架為例，該類型支架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，工作阻力高，可靠性好，適用于頂板堅(jiān)硬、循環(huán)時(shí)間短的高產(chǎn)高效工作面。其次，支架的快速安裝與回撤都應(yīng)進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，支架的組裝、運(yùn)送和切眼的準(zhǔn)備必須嚴(yán)格依照操作工藝要求。此外，安裝和回撤的方法應(yīng)依照具體的工況要求而定，以無(wú)導(dǎo)軌回撤法為例，該方法不必在液壓支架上行通道中安裝軌道，因此具有簡(jiǎn)便、快速、有效的優(yōu)點(diǎn)。再次，為有效防止支架失效導(dǎo)致的生產(chǎn)事故，工作中應(yīng)認(rèn)真分析液壓支架零件失效的原因和機(jī)理。液壓支架作為支護(hù)設(shè)備，各類頂板事故的發(fā)生多是由于其支護(hù)液壓系統(tǒng)及液壓元件的摩擦造成支架承載能力下降、操縱失靈等不能正常工作。因此維護(hù)檢修人員必須加強(qiáng)支架及其元件的潤(rùn)滑，并通過嚴(yán)格的油品過濾等管理制度，嚴(yán)把油品質(zhì)量關(guān)，以降低支架故障發(fā)生的可能性。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為綜采設(shè)備的重要組成部分，液壓支架發(fā)生事故的頻率及其零部件的使用壽命，都直接影響著礦山生產(chǎn)穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)。因此，相關(guān)技術(shù)人員要對(duì)液壓支架在綜采工作面的重要功能給予充分的重視，認(rèn)真研究其工作原理以及適用條件，采用科學(xué)的選型及裝撤方法，并不斷累積經(jīng)驗(yàn)，努力改進(jìn)和完善其液壓系統(tǒng)，進(jìn)一步發(fā)揮綜采工作面高效、穩(wěn)定、安全的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

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