液壓支架新國標解析與型式檢驗

傅京昱

（煤炭科學技術研究院有限公司檢測分院，北京100013）

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液壓支架新國標解析與型式檢驗

傅京昱

（煤炭科學技術研究院有限公司檢測分院，北京100013）

對GB25974.1-2010～GB25974.3-2010《煤礦用液壓支架》系列新國標與原MT312-2000，MT313-1992，MT97-1992，MT419-1985行業(yè)標準的差異進行了分析，提出液壓支架設計、制造和檢驗各環(huán)節(jié)應加強和提高的重點及注意事項；概述了我國液壓支架行業(yè)發(fā)展，根據(jù)國家支護設備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對液壓支架送檢樣機試驗情況的統(tǒng)計，分析了支架行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀，提出全面實施新國標，提高產(chǎn)品可靠性的迫切性；介紹液壓支架產(chǎn)品檢驗新試驗臺及試驗條件建設的新發(fā)展。

液壓支架；國標；型式檢驗；產(chǎn)品質(zhì)量

液壓支架是保障煤礦安全高效生產(chǎn)的重要設備。我國自1984年開始實施MT86-1984《液壓支架試驗規(guī)范》；1992年制定并實施MT312-1992《液壓支架通用技術條件》、MT313-1992《液壓支架立柱技術條件》和MT97-1992《液壓支架立柱技術條件》等相關標準；2000年修訂MT312-2000《液壓支架通用技術條件》，并于2001年5月1日起實施。液壓支架行業(yè)標準的實施對促進液壓支架技術發(fā)展起到重要作用。但液壓支架煤炭行業(yè)標準與EN1804歐洲標準相比存在較大差距，特別是隨著安全高效礦井建設的發(fā)展，對高端液壓支架的需求越來越大，2003年起高端液壓支架國產(chǎn)化進程加快，迫切需要液壓支架標準與國際先進標準接軌，因此，2003年開始立項制定 《煤礦用液壓支架 第1部分:通用技術條件》、《煤礦用液壓支架 第2部分:立柱和千斤頂技術條件》、《煤礦用液壓支架 第3部分:液壓控制系統(tǒng)及閥》。起草單位認真研究了歐洲和其他國外先進標準，總結了我國幾十年液壓支架設計研究、制造、試驗和使用經(jīng)驗，在非等效采用EN1804歐洲標準的基礎上，保留了MT312-2000《液壓支架通用技術條件》中的非主體結構件試驗內(nèi)容，吸收了先進的技術理念并加以概括提升，對產(chǎn)品功能、特性要求更加嚴格，試驗方法更加科學、嚴謹［4］。經(jīng)過3年多的廣泛征求意見、多次會議討論及標準審查會，2009年完成報批稿，于2011年頒布實施。由于多方面原因，新國標未能如期強制執(zhí)行，新舊標準的過渡期被延長，在一些高端液壓支架執(zhí)行新國標的同時，大多數(shù)企業(yè)仍沿用舊行標。目前，實施新國標、廢止舊行標的條件已經(jīng)具備。

1　液壓支架新國標解析

GB25974.1液壓支架新國標與MT312行標相比有很多差異，技術要求更加嚴格，試驗方法上更加科學和嚴謹，增加了個別測試項目，也取消了一些重要性不足的項目。

全面實施新國標不僅要求設計者、生產(chǎn)者要充分掌握標準，同時，對檢驗者和檢驗設備也提出了更高要求，要求檢驗設備增加更多的功能。通過認真學習領會新國標，將其與舊行標相比較，可以清晰地看到從設計、制造和檢驗各個環(huán)節(jié)應提高的方向和應該注意的事項，從而有利于煤礦企業(yè)生產(chǎn)出更高質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

1.1通用技術條件解析

（1）增加支架分類 針對我國煤炭資源賦存和開采條件多樣性、行業(yè)發(fā)展不平衡、需求差異化等國情，既要與國際先進標準接軌，推動高端液壓支架發(fā)展，又要考慮廣大中小煤礦推廣綜采技術裝備的要求和條件，保持普通液壓支架產(chǎn)品的發(fā)展和進步，新國標GB25974.1《煤礦用液壓支架 第1部分:通用技術條件》［1］在術語和定義中增加了液壓支架分類，定義A類支架為 “用于年產(chǎn)5.0Mt以上工作面或用戶要求按高可靠性設計的支架”，B類支架為 “A類之外的其他支架及放頂煤工作面支架”。A類和B類支架的主要差別在于耐久性能試驗次數(shù)不同。A類支架完全符合EN1804-1歐洲標準，并且增加了對非主體結構件的試驗要求等內(nèi)容。

（2）強化安全性要求 新國標強化了支架安全性要求，增加了行人通道、滅塵和防漏矸裝置、液壓元件防護、防片幫裝置、起吊點、超前支護裝置、單體支柱限位座和危險情況評估等要求。

（3）改變加載方式 GB25974.1新國標把MT312行標中的支架分別單獨加載變?yōu)閺秃霞虞d，復合加載方式完全采用了EN1804-1歐洲標準規(guī)定的復合加載方式，同時增加了非主體結構件加載方式的規(guī)定。因此，新國標對支架的考核更嚴格、更充分，更符合支架的實際工況，保證了液壓支架的高可靠性。

（4）檢驗項目及參數(shù)指標變化 頂梁偏載強度試驗壓力由原1.1倍變?yōu)?.2倍，支架設計、焊接加工需高度重視；增加了讓縮性能，只針對“具有強制導向”的支架，試驗高度分別為支架的高、中、低三處（行程2/3，1/2，1/3處）；增加了頂梁縱向中間單條加載（圖1）、頂梁對角加載、底座對角加載、底座內(nèi)外側(cè)邊對稱加載（圖2）。此種工況考核支架的縱向剛度，對支架的橫向筋板及焊縫設計提出更高的要求。

圖1　頂梁縱向中間單條加載

圖2　底座內(nèi)外側(cè)邊對稱加載

（5）判定準則 耐久性能試驗不合格時，允許復驗次數(shù)不超過2次（只允許2次）；其他項目復驗次數(shù)不超過1次（只允許1次），包括所有項目統(tǒng)計在內(nèi)；同一元部件只允許更換處理1次，配套液壓元部件不合格亦判斷支架不合格。

1.2立柱和千斤頂技術解析

（1）立柱和千斤頂技術條件合二為一

MT313-1992《液壓支架立柱技術條件》和MT 97-1992《液壓支架千斤頂技術條件》煤炭行業(yè)標準實施20多年，在我國的液壓支架立柱和千斤頂設計、生產(chǎn)和檢驗過程中發(fā)揮了重要的指導作用。隨著高端液壓支架的發(fā)展，舊行業(yè)標準與國外先進標準（如EN標準）存在一定的差距，不能適應高端液壓支架技術發(fā)展要求。在GB25974.2《煤礦用液壓支架 第2部分:立柱和千斤頂技術條件》［2］新國標的制定過程中，充分考慮我國實際技術現(xiàn)狀和發(fā)展要求，對MT313-1992和MT97-1992中的具有先進水平的部分進行引用并合二為一，對CEN1804-2:2000《煤礦用液壓支架安全性要求第2部分:立柱和千斤頂技術條件》中的安全性要求和安全性要求檢驗（附錄A）兩部分全部修改引用，增加了起吊點、安全裝置、讓壓性、外伸要求、連接點、材料、計算應力等項目，使新標準與國外先進標準有同等的技術水平。

千斤頂分為支撐千斤頂和千斤頂，新標準對兩者提出了不同要求，對支撐千斤頂和立柱有相同的要求。這樣更能體現(xiàn)實際使用情況，更科學，在井下使用更安全。

（2）耐久性試驗要求更嚴格 立柱試驗比MT313-1992中在偏心加載的基礎上增加了中心加載和外伸限位試驗。立柱偏心加載試驗，偏心量隨立柱直徑變化，采用的讓壓速度（100±10%）mm/min，讓壓行程（50±5%）mm，縮回行程（50±5%）mm，加載額定力的（1.1±5%）倍，循環(huán)次數(shù)6000次，累計讓壓行程300m，縮回行程300m，伸出行程600m，總計1200m。比MT313-1992要求（立柱最大行程在柱頭和缸底同側(cè)偏心20mm的位置在20mm/min加載速度下，用額定力進行連續(xù)循環(huán)軸向加載2000次，累計壓縮行程300m，伸出行程300m，總計600m）加載力大、加載速度高、次數(shù)多、行程長，試驗方式貼近實際，大大提高了立柱的可靠性和安全性。

支撐千斤頂耐久性能試驗在MT97-1992中心加載的基礎上增加了偏心加載和外伸限位試驗。要求千斤頂在配套泵站額定壓力和額定流量下加以額定載荷全行程循環(huán)，累計10000次。新標準支撐千斤頂壽命試驗偏心加載，偏心量隨千斤頂?shù)闹睆阶兓?，累計讓壓行?00m，縮回行程300m，伸出行程600m，總計1200m。這樣大大提高了支撐千斤頂?shù)目煽啃院桶踩浴?/p>

偏心加載偏心量隨立柱和千斤頂?shù)闹睆阶兓?，偏心力（額定力）比MT313-1992（1.1倍額定力）在小直徑的立柱時的偏心距小，但要控制彎曲殘余變形量（不得超過檢驗長度的0.1%），這個要求比MT313-1992加載后不測變形量要求更高，更科學。

在全伸出狀態(tài)，對立柱和支撐千斤頂柱頂施加2倍額定力的中心載荷。新標準與MT313-1992和MT97-1992在2/3行程施加2倍載荷相比性能要求提高了。

密封性能檢驗采用在加載試驗的同時或循環(huán)試驗之后進行（1+5+5）的11min的密封檢驗，比在加載試驗后進行重新的加壓進行固定壓力檢驗更科學、合理，可操作性強、經(jīng)濟。

沖擊試驗采用的（自由落下的最小質(zhì)量立柱為10000kg，千斤頂為1000kg，沖擊后達最大允許工作壓力的1.5倍。壓力從初始值到最大值升壓應在30ms內(nèi)實現(xiàn)。試驗后立柱和千斤頂還能全行程實現(xiàn)其功能）試驗方法比MT313-92采用的（以15kN·m能量沖擊柱頭不得產(chǎn)生永久變形和破壞）方法更有實用價值。因立柱直徑變化時，沖擊能量相同沖擊壓力有大有小不科學。以200mm缸徑為例，壓力從60%升至150%時間30ms，需沖擊能量14kN·m，若立柱為320mm時，15kN·m能量對試驗沒有意義。

新國標與CEN1804-2:2000比較，增加缸體爆破試驗，采用了MT313-1992或MT97-1992的試驗方法，以保證缸體材料的安全性。

（3）與CEN1804-2相比增加了一般要求 為了規(guī)范立柱和千斤頂主要零件的制造及其零件在安全性要求之外的技術要求，以 MT313-1992和MT97-1992行業(yè)標準中的技術條件修改后編入，主要用于出廠檢驗之用。

依據(jù)目前國內(nèi)對零件的鍍層水平要求，對MT313-1992和 MT97-1992的電鍍技術要求中的空隙率進行了修改，由原來的15點減少到5點。

1.3液壓系統(tǒng)和閥技術解析

（1）定義A類閥 液壓控制系統(tǒng)及閥是液壓支架重要組成部分，我國自 1985年開始實施MT119-1985《礦用液壓支架閥類型式試驗規(guī)范》，1995年制定了MT419-1995《液壓支架用閥》并開始實施。該標準經(jīng)過修訂，技術要求有了重大提高，促進了液壓支架液壓技術的進步和煤礦綜合機械化開采技術的發(fā)展。但是，隨著高端液壓支架的發(fā)展，MT419-1995已不能滿足要求?！睹旱V用液壓支架第3部分:液壓控制系統(tǒng)及閥》［3］新國家標準以我國液壓支架液壓控制系統(tǒng)及閥的設計、試驗和使用研究成果為基礎，并經(jīng)廣泛征求意見，與GB25974.1相對應，定義A類閥為用于A類支架的換向閥、立柱安全閥和立柱液控單向閥。A類閥主要指標非等效采用了EN1804-3主要要求。

（2）耐久試驗更嚴 安全閥類、液控單向閥類、換向閥類和截止閥類的耐久性能試驗次數(shù)比MT419-1995《液壓支架用閥》標準有很大的提高；液控單向閥類、換向閥類增加背壓安全性要求；安全閥類增加沖擊壓力安全性和撞擊安全性試驗；出廠檢驗抽樣方案采用GB/T2828.1-2003中正常檢驗的二次抽樣方案；型式檢驗抽樣方案采用GB/T2829-2002中判別水平為I的一次抽樣方案。

（3）提出液壓控制系統(tǒng)要求和檢驗方法 液壓控制系統(tǒng)應按設計圖紙要求進行安裝，不應缺少或裝錯零部件；液壓控制系統(tǒng)在正常工作時不應有異常滲液；本架控制系統(tǒng)或鄰架控制系統(tǒng)對支架動作的控制及受控支架降架、移架和升架的速度應滿足設計要求，不應產(chǎn)生任何誤動作；支架的初撐壓力應大于泵站壓力的90%。當立柱活塞腔壓力大于8MPa以后，初撐力保證系統(tǒng)才開始執(zhí)行初撐力保證功能，該功能應能隨時終止；液壓控制系統(tǒng)應能在支架上操作停止供液；支架上應安裝能顯示立柱活塞腔壓力的裝置；工作面供液系統(tǒng)應安裝過濾裝置，每架支架液壓控制系統(tǒng)供液入口處應安裝過濾器，過濾精度應滿足設計要求；當液壓控制系統(tǒng)中存在噴射液體的裝置時，應對噴射出的液體進行防護，不應造成危害；當支架受到較大外載荷作用時，應在液壓控制系統(tǒng)中被封閉的液腔或液路中安裝安全閥，予以過載保護；液壓控制系統(tǒng)在切斷供液和重新供液時不應引起支架誤動作和異常滲液；在支架正常工作時，在操作者身體能夠觸及到的范圍內(nèi)，支架任何部件的運動速度應小于300mm/s；手動操作裝置的操作力應大于10N且小于130N；液壓控制系統(tǒng)的主回液管路中的壓力不應超過4MPa，正常的背壓情況下液壓控制系統(tǒng)應正常工作；液壓控制系統(tǒng)可調(diào)裝置的調(diào)整機構應有防護措施；當液壓控制系統(tǒng)元件拆卸時不應有大量液體流失，不應要求油箱排凈液體；液壓控制系統(tǒng)中重量超過40㎏的零部件，應設置起吊點。

2　液壓支架行業(yè)發(fā)展與產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀

2.1行業(yè)發(fā)展概況

2002—2013年間液壓支架行業(yè)快速發(fā)展，全國共生產(chǎn)了50余萬架液壓支架，其中2012年年產(chǎn)突破10萬架規(guī)模（見圖3），按平均150架裝備一個工作面，則可裝備3330個工作面［5］。行業(yè)產(chǎn)能快速膨脹，使我國成為世界最大液壓支架國。然而，如此大的產(chǎn)能不可能持續(xù)保持高速增長，行業(yè)產(chǎn)能調(diào)整必將是長期矛盾，優(yōu)勝劣汰是必然法則。

圖3　2002—2013年液壓支架年銷售架數(shù)統(tǒng)計

目前液壓支架面臨很大挑戰(zhàn)，一是技術方面的問題:關鍵制造裝備、材料和工藝與國際先進水平有差距；關鍵元部件的可靠性差距，尤其是密封件、閥壽命和立柱耐腐蝕性、液控單向閥卸載沖擊諧振等問題［6］；產(chǎn)品的精細化設計，人性化細節(jié)差距；技術工藝水平的不平衡，落后技術難以淘汰。二是管理和市場方面的問題:產(chǎn)品質(zhì)量一致性差，質(zhì)量體系不完善，委托加工、外協(xié)加工企業(yè)參差不齊，質(zhì)量控制不嚴；價格混戰(zhàn)，不公平競爭，優(yōu)質(zhì)難以優(yōu)價，企業(yè)難以實現(xiàn)合理利潤，難以依靠技術進步實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；用戶招標規(guī)則，導致以低價取勝；知識產(chǎn)權保護無力，仿造成本低，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重；門坎低，監(jiān)管無力，市場秩序混亂，企業(yè)良莠不齊。

2.2液壓支架型式檢驗情況

近年來，國家支護中心按照部分企業(yè)要求，按照歐標EN1804的要求對其出口印度、土耳其等國家的液壓支架、立柱、液壓閥等進行的近似國標GB25974的檢測檢驗，同時又鼓勵部分企業(yè)按照歐標、新國標進行相關委托項目的測試，從而掌握了第一手的數(shù)據(jù)信息資料。

總體看，只要技術保障體系較完整，嚴格操作、精細加工，大多數(shù)產(chǎn)品能夠通過考核，但是，還有相當一些企業(yè)存在很大差距，產(chǎn)品型式檢驗不合格率居高不下［7］。

2012和2013年按新國標對支架樣機型式檢驗情況（不合格）分項統(tǒng)計見表1。

產(chǎn)品質(zhì)量不高的主要根源是重視不夠、投入不夠。重生產(chǎn)、輕檢驗、重模仿、輕研發(fā)，產(chǎn)品的檢驗把關能力與生產(chǎn)規(guī)模擴張沒有同步提高，產(chǎn)品檢驗技術的發(fā)展遠遠落后于產(chǎn)品生產(chǎn)技術的發(fā)展，仍然同上世紀七八十年代一樣、繼續(xù)沿用 “畫筆記錄曲線、人工判定、眼看手記”的落后檢驗方式。

3　試驗臺和試驗條件建設

實施液壓支架新國家標準面臨的首要問題是試驗臺和試驗條件建設，國家煤礦支護設備質(zhì)量檢驗中心結合采育園區(qū)實驗室建設，申請并獲得國際資金支持，建設了新的大型檢測裝備及配套設施，采用自動化、現(xiàn)代化、智能化的精密儀器，使整體測試水平邁上了一個很大的臺階，提高了檢驗質(zhì)量，檢驗裝備的技術水平、綜合能力世界領先。

3.1支架試驗臺

研制了30000kN內(nèi)外加載支架試驗臺，試驗臺設計充分考慮臺架結構強度和剛度，充分考慮300mm×300mm的墊塊尺寸對平臺的影響，充分考慮縱向加載的方式對試驗臺剪切作用及試驗臺調(diào)高檔距對支架試驗高度的影響。試驗臺承載能力增大導致孔間距越大，調(diào)高檔距也隨之加大；試驗高度應盡量接近標準要求值，即高度偏差介于200～300mm之間，滿足標準規(guī)定的檢測要求 ，試驗臺不僅具備垂直內(nèi)外加載測試條件，而且具備偏載、水平加載、側(cè)向加載的條件。國家煤礦支護設備質(zhì)量檢驗中心新支架試驗臺參數(shù)見表2。

表2　國家煤礦支護設備質(zhì)量檢驗中心新支架試驗臺參數(shù)

3.2立柱試驗臺

立柱試驗臺設計充分考慮了安全防護措施，防止被試立柱發(fā)生炸缸、開裂、變形現(xiàn)象時不對人員和設施產(chǎn)生危害；試驗臺參數(shù)見表3，試驗臺參數(shù)確定充分考慮了先進性和前瞻性，滿足液壓支架發(fā)展需要。試驗臺既要具備設定的承載能力，又要具備良好的密封性；具備外加載、讓壓測試能力，特別是不同速度的加載測試能力；標準允許內(nèi)加載的測試方法，但雙伸縮立柱試驗時應采用特殊方式，必須充分保證雙伸縮立柱的二級缸的2倍承壓測試。因為二級缸近2倍的面積差，并且立柱2倍的試驗壓力換算到二級缸上就變?yōu)?倍的工作壓力，立柱設計和制造應充分滿足強度要求。

表3　國家煤礦支護設備質(zhì)量檢驗中心新立柱試驗臺參數(shù)

3.3液壓閥試驗臺

液壓閥試驗臺測控系統(tǒng)必須具備抗干擾能力，即干擾信號的過濾功能。干擾信號與測試信號疊加時可能會造成測定值的超標誤判，相反，抵消時可能會掩蓋真實數(shù)據(jù)；壓力波動值大小體現(xiàn)了閥件的性能質(zhì)量的高低。但是，試驗臺本身的壓力波動也會對閥的波動值產(chǎn)生干擾。因此必須保證試驗臺液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性；為了保證數(shù)據(jù)的真實、準確，必須淘汰簡易畫筆記錄曲線、人工判定、落后的測試手段與方式，全面采用微機采集、處理、自動判定的先進儀器與設備；優(yōu)化測試流程，一次裝卡，全部完成項目測試。避免過多的無為、反復的插拔造成的誤操作。

4　結 　論

（1）液壓支架新國標不但與國際先進標準接軌，同時，又體現(xiàn)了我國國情和我國液壓支架設計研制和使用經(jīng)驗總結，標準符合國際先進水平。全面實施新國標的條件已經(jīng)成熟，新國標的全面實施將極大地促進國產(chǎn)液壓支架產(chǎn)品可靠性的提高。

（2）實施液壓支架新國標要從設計、制造、試驗各環(huán)節(jié)做相應的變化，提高設計計算標準，改進焊接和加工制造工藝、完善試驗條件、加強產(chǎn)品檢驗。支架樣機型式檢驗發(fā)現(xiàn)的問題，反映了行業(yè)質(zhì)量現(xiàn)狀，應引起充分重視。

（3）國家煤礦支護設備質(zhì)量檢驗中心建設的液壓支架支架整架、立柱和閥試驗臺，完全能滿足實施新國標的全部檢驗試驗要求。

［1］GB25974.1-2010煤礦用液壓支架 第1部分:通用技術條件［S］.2011.

［2］GB25974.2-2010煤礦用液壓支架 第2部分:立柱和千斤頂技術條件［S］.2011.

［3］GB25974.3-2010煤礦用液壓支架 第3部分:液壓系統(tǒng)和閥，煤礦用液壓支架［S］.2011.

［4］王國法，蒲寶山.液壓支架通用技術條件修訂對設計的影響［J］.煤炭學報，2002，27（4）:434-439.

［5］王國法.液壓支架技術體系研究與實踐［J］.煤炭學報，2010，35（11）:1903-1908.

［6］王國法.工作面支護與液壓支架技術理論體系［J］.煤炭學報，2014，39（18）:1593-1601.

［7］劉欣科，趙 巖.國產(chǎn)液壓支架現(xiàn)狀及質(zhì)量分析［J］.煤礦開采，2007，12（3）:92-94.

［8］趙忠輝.液壓支架新國標與現(xiàn)行行標的差異性分析［J］.礦山機械，2012，40（9）:14-16.

［9］王國法.“十二五”煤礦開采裝備技術的發(fā)展展望［J］.煤礦開采，2011，16（3）:19-24，50.

［責任編輯：鄒正立］

Type Inspection and New International Analysis of Hydraulic Support

FU Jing-yu
（Test Center of China Coal Research Institute，Beijing 100013 China）

The difference between series new national standards as‘Powered Support for Coal Mine'（GB25974.1-2010～GB25974.3-2010）and old industry standards（MT312-2000，MT313-1992，MT97-1992，MT419-1985）were analyzed，and then key points and maters need attention were put forward，which were about include hydraulic support design，manufacture and inspection should be strengthen and improve，then hydraulic support industry development in domestic was introduced，on the basis of prototype experiment statistics of hydraulic support that done by National Supporting Equipment Quality Supervision Center，then product quality state of hydraulic support were analyzed，the urgency of new national standard implementation and product reliability improvement were put forward，at last new development of new experimental table and experimental situation construction of hydraulic support were introduced.

hydraulic support；national standard；type inspection；product quality

TD355.41

A

1006-6225（2016）04-0142-05

2015-12-03

［DOI］10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2016.04.036

煤炭科學技術研究院有限公司技術創(chuàng)新基金（2014CX08）

傅京昱（1963-）女，北京人，高級工程師，煤炭行業(yè)煤礦專用設備標準化技術委員會支護設備分會秘書長，主要從事煤礦支護標準化和檢測技術研究及標委會歸口技術管理。

［引用格式］傅京昱.液壓支架新國標解析與型式檢驗［J］.煤礦開采，2016，21（4）：142-146.