煤礦智能化發(fā)展背景下高端液壓支架檢測(cè)認(rèn)證研究

康迎春，馬 強(qiáng)

(1.安標(biāo)國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心有限公司，北京 100013；2.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，北京 100013)

傳統(tǒng)高端液壓支架是指應(yīng)用于高產(chǎn)高效工作面的液壓支架，具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、高可靠性、高支護(hù)質(zhì)量、采用高強(qiáng)度焊接材料等特點(diǎn)，其試驗(yàn)壽命超過(guò)30000次工作循環(huán)[1]。隨著煤礦智能化發(fā)展部署的落地，倒逼煤炭行業(yè)改變了對(duì)傳統(tǒng)高端液壓支架的認(rèn)知，在已有特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出了支架跟機(jī)自動(dòng)化、自適護(hù)幫、自動(dòng)補(bǔ)壓、支架-圍巖耦合自適應(yīng)、支架姿態(tài)精準(zhǔn)控制、智能姿態(tài)感知等一系列的新特點(diǎn)[2]。液壓支架產(chǎn)品可靠性、動(dòng)作準(zhǔn)確性以及與其他設(shè)備的配合性等性能指標(biāo)的好壞直接影響煤礦智能化能否實(shí)現(xiàn)。然而，我國(guó)液壓支架行業(yè)依然存在產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)象，對(duì)于我國(guó)智能礦山建設(shè)和整體技術(shù)水平的提升非常不利。目前我國(guó)液壓支架認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB25974.1-2010為基礎(chǔ)，配合特殊支架行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一起使用，這些標(biāo)準(zhǔn)起草時(shí)間較早，評(píng)價(jià)指標(biāo)偏向于產(chǎn)品認(rèn)證的準(zhǔn)入門(mén)檻，已無(wú)法滿(mǎn)足煤礦智能化發(fā)展對(duì)高端液壓支架的檢測(cè)認(rèn)證需求。特別是在智能化背景下的高端液壓支架產(chǎn)品認(rèn)證，目前仍處于標(biāo)準(zhǔn)不一、認(rèn)知不全的階段，為了適應(yīng)煤礦智能化升級(jí)的需求，安標(biāo)國(guó)家中心以先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)為評(píng)價(jià)依據(jù)，鼓勵(lì)企業(yè)生產(chǎn)品質(zhì)高于普通產(chǎn)品的認(rèn)證類(lèi)型，引導(dǎo)產(chǎn)品向高端智能化的方向發(fā)展，從而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，推動(dòng)產(chǎn)品高質(zhì)量進(jìn)步。

因此在檢測(cè)認(rèn)證領(lǐng)域，與傳統(tǒng)液壓支架相比，高端液壓支架在認(rèn)證理念、項(xiàng)目、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法等方面存在較大的提升空間。煤礦智能化背景下的高端液壓支架是指用于智能化高效開(kāi)采工作面的高可靠性液壓支架(型式試驗(yàn)復(fù)合加載次數(shù)30000次以上)，設(shè)計(jì)理念充分考慮智能化、圍巖耦合的需求，采用先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，具有高支護(hù)質(zhì)量，具有先進(jìn)加工工藝及先進(jìn)制造技術(shù)，采用高強(qiáng)度材料，選用與之配套的高標(biāo)準(zhǔn)、高可靠性配套件(包括閥、立柱、千斤頂、軟管、傳感器等)，批量生產(chǎn)支架的質(zhì)量管控措施與樣機(jī)一致，成套支架采用高端液壓支架認(rèn)證模式進(jìn)行認(rèn)證，技術(shù)指標(biāo)符合智能化工作面需求，功能完備，達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。

為了進(jìn)一步推動(dòng)高端液壓支架技術(shù)發(fā)展，本文在煤礦智能化發(fā)展的背景下，在對(duì)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品認(rèn)證現(xiàn)狀分析研究的基礎(chǔ)上，探討建立適合我國(guó)液壓支架產(chǎn)品的高端產(chǎn)品認(rèn)證模式，該認(rèn)證區(qū)別于傳統(tǒng)的“門(mén)檻”認(rèn)證，要體現(xiàn)出產(chǎn)品的高技術(shù)、高標(biāo)準(zhǔn)、高品質(zhì)，進(jìn)而研究煤礦智能高產(chǎn)高效工作面對(duì)高端液壓支架認(rèn)證的新需求，創(chuàng)新新的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及模式，以期對(duì)我國(guó)煤礦用液壓支架認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的修訂及認(rèn)證模式的改進(jìn)提出有意義的建議，為煤礦智能化穩(wěn)步發(fā)展提供檢測(cè)認(rèn)證技術(shù)支撐。

1 煤礦智能化發(fā)展現(xiàn)狀

煤礦智能化是5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)與煤礦采、掘、機(jī)、運(yùn)、通等全生產(chǎn)工藝流程的深度融合，是我國(guó)煤炭行業(yè)第四次重大技術(shù)變革[3]。2020年2月，國(guó)家發(fā)展改革委等八部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確了煤礦智能化發(fā)展目標(biāo)和任務(wù)；2020年9月召開(kāi)的全國(guó)煤礦智能化現(xiàn)場(chǎng)推進(jìn)會(huì)進(jìn)一步明確提出了加快推進(jìn)智能化煤礦建設(shè)的要求，全面推動(dòng)了我國(guó)煤礦智能化發(fā)展[4]。這一變革將改變煤礦以人工為主的集約化傳統(tǒng)工作模式，向著少人化、無(wú)人化的方向發(fā)展，為推動(dòng)這一進(jìn)程，煤炭行業(yè)已加大相關(guān)技術(shù)及配套設(shè)備的科研投入，努力提升科研水平。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，我國(guó)已形成了薄煤層和中厚煤層智能化無(wú)人操作、大采高煤層人-機(jī)-環(huán)智能耦合高效綜采、綜放工作面智能化操控與人工干預(yù)輔助放煤、復(fù)雜條件智能化+機(jī)械化4種智能化開(kāi)采模式，基本滿(mǎn)足了智能化初級(jí)階段發(fā)展需要[3]。

煤礦智能化的實(shí)現(xiàn)主要依靠各機(jī)械設(shè)備在控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)的控制下穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)采的常態(tài)化運(yùn)轉(zhuǎn)。各系統(tǒng)或設(shè)備中的任意一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)性的影響，尤其是受到工作面環(huán)境復(fù)雜多變、多系統(tǒng)耦合的制約[5]，例如傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度、傳輸準(zhǔn)確性，液壓支架等機(jī)械設(shè)備的執(zhí)行精準(zhǔn)度、可靠性都無(wú)法得到長(zhǎng)期有效的延續(xù)，類(lèi)似問(wèn)題都將影響煤礦智能化進(jìn)程的平穩(wěn)的推進(jìn)。

由此可以看出，液壓支架作為煤礦綜采工作面的重要設(shè)備、工作面快速、高效推進(jìn)的重要環(huán)節(jié)、頂板有效支護(hù)的唯一裝備，在進(jìn)行認(rèn)證時(shí)，不能再將其視為一個(gè)單體進(jìn)行考慮，而是需要將液壓支架檢測(cè)認(rèn)證評(píng)價(jià)與智能化需求緊密結(jié)合，進(jìn)一步延伸高端液壓支架認(rèn)證模式及標(biāo)準(zhǔn)。

2 國(guó)內(nèi)外高端液壓支架認(rèn)證差異分析

2.1 高端液壓支架認(rèn)證國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

2.1.1 國(guó)內(nèi)認(rèn)證現(xiàn)狀

高可靠性采掘裝備是實(shí)現(xiàn)工作面自動(dòng)化、智能化開(kāi)采的基本保障，高端液壓支架現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、材料、關(guān)鍵元部件及其先進(jìn)制造技術(shù)和試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的新突破將大幅提高國(guó)產(chǎn)高端液壓支架的產(chǎn)業(yè)化水平[1]。智能礦山技術(shù)的發(fā)展為高端液壓支架發(fā)展提供新的契機(jī)，我國(guó)高端液壓支架已應(yīng)用于薄煤、中厚煤層、大采高煤層智能化工作面。在認(rèn)證方面，根據(jù)國(guó)家煤礦支護(hù)設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)中心近十年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，高端支架認(rèn)證項(xiàng)目包含有一般要求、操作性能、密封性能、支護(hù)性能、適應(yīng)性能、讓縮性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐久性能[6]，耐久性能試驗(yàn)次數(shù)合計(jì)在30000～60000次循環(huán)之間。

2.1.2 國(guó)外認(rèn)證現(xiàn)狀

與國(guó)內(nèi)相比，國(guó)外煤礦開(kāi)采水平呈現(xiàn)兩極化特點(diǎn)，俄羅斯、印度、土耳其等國(guó)家仍處于人工采煤或自動(dòng)化采煤的初始階段，而美國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家依靠先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、高效的開(kāi)采效率以及良好的管理機(jī)制，較早進(jìn)入自動(dòng)化開(kāi)采研究的階段，并且將進(jìn)一步提升設(shè)備可靠性和系統(tǒng)自動(dòng)化作為重要的發(fā)展方向[7]。在認(rèn)證方面，國(guó)外大多在歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1804.1、美國(guó)Cansol標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上制定企標(biāo)，以滿(mǎn)足不同區(qū)域、不同礦區(qū)對(duì)液壓支架的檢測(cè)認(rèn)證需求，其特點(diǎn)有：①認(rèn)證項(xiàng)目的試驗(yàn)方法更加接近于實(shí)際應(yīng)用工況；②耐久性能試驗(yàn)次數(shù)一般在60000次以上循環(huán)加載；③認(rèn)證項(xiàng)目不局限于增加循環(huán)加載次數(shù)，通常認(rèn)證公司從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、過(guò)程監(jiān)檢、型式試驗(yàn)等全流程深度參與，最終形成一套詳盡的評(píng)估材料，提供給煤礦業(yè)主。

2.2 認(rèn)證管理差異分析

液壓支架認(rèn)證方面，世界主要產(chǎn)煤國(guó)均建立了符合本國(guó)行政管理要求和各自煤炭工業(yè)發(fā)展特點(diǎn)的較為完善的采礦設(shè)備安全準(zhǔn)入管理體系，但我國(guó)與美國(guó)、澳大利亞、俄羅斯、印度等國(guó)外主要產(chǎn)煤國(guó)家都存在一些差異，見(jiàn)表1[8-11]。

表1 國(guó)內(nèi)外液壓支架設(shè)備認(rèn)證管理對(duì)比

2.3 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方式差異分析

國(guó)內(nèi)外在高端液壓支架檢測(cè)認(rèn)證方面的差異主要有：①設(shè)計(jì)相關(guān)，不僅在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段給予設(shè)計(jì)改進(jìn)、工藝改進(jìn)的建議，在認(rèn)證后還會(huì)結(jié)合認(rèn)證過(guò)程中的故障點(diǎn)或發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題向生產(chǎn)企業(yè)提供設(shè)計(jì)改進(jìn)的建議；②過(guò)程控制方面，認(rèn)證時(shí)煤礦業(yè)主會(huì)委托專(zhuān)門(mén)的認(rèn)證或監(jiān)理公司對(duì)產(chǎn)品重要原材料或配套件(如進(jìn)廠(chǎng)驗(yàn)收等)、加工過(guò)程(如超聲波探傷、尺寸檢查等)、整機(jī)出廠(chǎng)(如整機(jī)調(diào)試等)、試驗(yàn)環(huán)境(如工作液清潔度、溫度控制等)等環(huán)節(jié)進(jìn)行全程監(jiān)督；③整機(jī)型式試驗(yàn)方面，操作性能、支護(hù)性能、適應(yīng)性能是由于我國(guó)煤礦環(huán)境復(fù)雜，需有針對(duì)性的設(shè)計(jì)考核；在耐久性能測(cè)試方面，國(guó)外循環(huán)加載次數(shù)較國(guó)內(nèi)產(chǎn)品要多，同時(shí)增加了整機(jī)試驗(yàn)期間的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試、試驗(yàn)前后各結(jié)構(gòu)件鉸接孔與連接銷(xiāo)軸配合間隙的變形量測(cè)試等。

3 我國(guó)高端液壓支架認(rèn)證研究

3.1 認(rèn)證模式創(chuàng)新

針對(duì)如何從眾多制造商中辨別真正高端的液壓支架產(chǎn)品，創(chuàng)新性提出高端液壓支架認(rèn)證評(píng)價(jià)模式-“高端液壓支架產(chǎn)品自愿性認(rèn)證”，內(nèi)容包括“制造商申請(qǐng)+專(zhuān)家評(píng)審+技術(shù)審查+檢驗(yàn)方案制定+產(chǎn)品檢驗(yàn)+獲證后監(jiān)督”。與傳統(tǒng)液壓支架認(rèn)證相比，增加了專(zhuān)家評(píng)審環(huán)節(jié)，即高端液壓支架技術(shù)先進(jìn)性評(píng)審、工藝先進(jìn)性評(píng)審、生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平評(píng)審、質(zhì)量控制先進(jìn)性評(píng)審、企業(yè)管理水平評(píng)審等。

3.2 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新

在煤礦智能化的背景下，國(guó)內(nèi)高端液壓支架認(rèn)證需根據(jù)目前液壓支架標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀，結(jié)合智能化發(fā)展特色，適當(dāng)?shù)脑黾用旱V智能化發(fā)展背景下液壓支架控制、感知等方面的要求，結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)將這些要求融入到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中，指導(dǎo)煤礦業(yè)主或認(rèn)證機(jī)構(gòu)強(qiáng)化這些方面的檢測(cè)認(rèn)證內(nèi)容，提升高端液壓支架產(chǎn)品的質(zhì)量及技術(shù)先進(jìn)性。

3.2.1 全周期管控方面

從全周期管控方面出發(fā)，包含有產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化、配套件選型等評(píng)價(jià)內(nèi)容，驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中是否充分考慮了該工作面特點(diǎn)、設(shè)計(jì)先進(jìn)性等因素，并以此為依據(jù)開(kāi)展專(zhuān)家評(píng)審、制定檢驗(yàn)方案。

3.2.2 質(zhì)量監(jiān)督方面

對(duì)成套產(chǎn)品開(kāi)展系列化的質(zhì)量監(jiān)督，專(zhuān)家評(píng)審后根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)編制詳細(xì)的質(zhì)量監(jiān)督大綱，由認(rèn)證機(jī)構(gòu)安排專(zhuān)員駐廠(chǎng)全程監(jiān)督，在產(chǎn)品批量交付前，向煤礦業(yè)主提供該批次產(chǎn)品的詳盡質(zhì)量監(jiān)督分析報(bào)告。

3.2.3 整機(jī)試驗(yàn)方面

在傳統(tǒng)液壓支架認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，增加以下內(nèi)容：

1)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試。對(duì)液壓支架進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試是驗(yàn)證有限元計(jì)算準(zhǔn)確性的有效方法，是獲取支架關(guān)鍵部位應(yīng)變的必要措施。試驗(yàn)前以支架整機(jī)受力計(jì)算、有限元分析數(shù)據(jù)為依據(jù)，確定測(cè)點(diǎn)施加應(yīng)變片，在安全性及可靠性測(cè)試期間，采用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀進(jìn)行全程數(shù)據(jù)采集，試驗(yàn)期間實(shí)時(shí)顯示應(yīng)變曲線(xiàn)，結(jié)束后形成應(yīng)力應(yīng)變分析報(bào)告，分析被試支架的應(yīng)力分布情況。

2)孔軸間隙變化量測(cè)量。銷(xiāo)軸是液壓支架頂梁、掩護(hù)梁、連桿及底座的連接機(jī)構(gòu)，其受力復(fù)雜，若出現(xiàn)銷(xiāo)軸間隙過(guò)大會(huì)影響液壓支架橫向穩(wěn)定性，導(dǎo)致支架失穩(wěn)，影響運(yùn)行姿態(tài)，嚴(yán)重時(shí)將影響其使用壽命，特別是高端智能化液壓支架的間隙控制顯得尤為重要。因此，高端液壓支架試驗(yàn)增加孔軸間隙變化量測(cè)量(如圖1所示)，試驗(yàn)前后分別測(cè)量孔軸尺寸，計(jì)算試驗(yàn)前后的變化量，并形成測(cè)試報(bào)告。

圖1 銷(xiāo)軸測(cè)量示意圖

3)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件變形量測(cè)量。高端液壓支架耐久性能循環(huán)加載試驗(yàn)后關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的變形情況是考核可靠性高低的重要判定依據(jù)，也是驗(yàn)證設(shè)計(jì)合理性的重要指標(biāo)，常規(guī)檢測(cè)僅對(duì)支架頂梁和底座殘余變形量、扭翹變形量提出了簡(jiǎn)單考核指標(biāo)及方法，測(cè)量數(shù)據(jù)量少，無(wú)法全面、詳細(xì)地對(duì)部件變形量進(jìn)行測(cè)量。因此，針對(duì)高端液壓支架的頂梁、掩護(hù)梁、底座、尾梁制定更加科學(xué)的變形量測(cè)量方案(如圖2所示)，加載試驗(yàn)后通過(guò)特定計(jì)算分析，為可靠性評(píng)價(jià)提供詳實(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

4)位姿監(jiān)測(cè)試驗(yàn)。工作面設(shè)備實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)智能控制首先要實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行位姿信息的精準(zhǔn)感知和動(dòng)態(tài)檢測(cè)，姿態(tài)狀態(tài)的好壞直接影響采場(chǎng)頂板的支護(hù)效果及工作面綜采裝備的自動(dòng)化協(xié)同推進(jìn)，目前位姿參數(shù)測(cè)量存在多傳感器融合、故障率高、測(cè)量及傳輸精度無(wú)法保證等問(wèn)題[12]。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室測(cè)試僅對(duì)壓力、位移等傳感器進(jìn)行電信號(hào)的模擬測(cè)試，缺少多傳感器成套后的位姿檢測(cè)系統(tǒng)整機(jī)模擬測(cè)試，導(dǎo)致位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入使用后出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度低、系統(tǒng)傳輸穩(wěn)定性低等問(wèn)題，嚴(yán)重影響支架的智能控制實(shí)現(xiàn)。為此，位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正式投入使用前需經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建模擬井下工況的液壓支架位姿監(jiān)測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)(如圖3所示)，能夠模擬俯采、仰采及傾斜工況下液壓支架的主動(dòng)及被動(dòng)位姿變化，考核支架在姿態(tài)變化后監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度及系統(tǒng)傳輸準(zhǔn)確度等性能。

5)移架速度試驗(yàn)。液壓支架移架速度是實(shí)現(xiàn)跟機(jī)自動(dòng)化的重要指標(biāo)，控制過(guò)程受到多因素影響，特別是降、移、升動(dòng)作速度受供液壓力、流量及頂?shù)装骞r影響較大，移架速度不夠?qū)?dǎo)致液壓支架跟不上采煤機(jī)，出現(xiàn)空頂?shù)葐?wèn)題[13]。目前在實(shí)驗(yàn)室尚未對(duì)該項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行考核，無(wú)法在設(shè)計(jì)階段識(shí)別出影響移架速度的因素，無(wú)法量化移架速度指標(biāo)，未經(jīng)驗(yàn)證的液壓系統(tǒng)直接投入井下使用已成為制約跟機(jī)自動(dòng)化的主要因素。因此，針對(duì)智能化的需求，在實(shí)驗(yàn)室模擬支架移架過(guò)程進(jìn)行測(cè)試(如圖4所示)，將不同底板與液壓支架的摩擦阻力等效處理，量化移架速度各項(xiàng)指標(biāo)，查找影響快速移架的關(guān)鍵因素，為液壓支架系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖2 變形量測(cè)試圖

圖3 液壓支架位姿監(jiān)測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)

圖4 移架速度試驗(yàn)系統(tǒng)

6)推移機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)可靠性試驗(yàn)。高端智能化工作面液壓支架推移機(jī)構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)工作面的向前推進(jìn)，還是工作面找直的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在推進(jìn)過(guò)程中對(duì)推移機(jī)構(gòu)的姿態(tài)變化量進(jìn)行測(cè)量[14]，推移機(jī)構(gòu)的可靠性及運(yùn)動(dòng)精度尤為重要，傳統(tǒng)推移機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試僅針對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及靜態(tài)可靠性進(jìn)行了考核，缺少往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)可靠性試驗(yàn)及安裝行程傳感器后的感知系統(tǒng)測(cè)試。因此，針對(duì)高端液壓支架推移機(jī)構(gòu)增加安裝行程傳感器后的推移機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)(如圖5所示)，將推移機(jī)構(gòu)前端固定，模擬實(shí)際工況進(jìn)行推遛、拉架循環(huán)動(dòng)態(tài)測(cè)試，考核推移機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)可靠性及傳感器長(zhǎng)期浸泡在乳化液時(shí)的動(dòng)態(tài)可靠性。

圖5 推移機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)可靠性試驗(yàn)

7)自適護(hù)幫試驗(yàn)。對(duì)于大采高工作面，護(hù)幫機(jī)構(gòu)對(duì)工作面的安全生產(chǎn)尤為重要，隨著智能化發(fā)展，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)護(hù)幫板與煤壁耦合狀態(tài)感知的功能，根據(jù)煤壁變化適時(shí)調(diào)節(jié)護(hù)幫狀態(tài)，避免出現(xiàn)各級(jí)護(hù)幫伸出過(guò)量或伸出量不足等狀況[15]。傳統(tǒng)護(hù)幫試驗(yàn)考核重點(diǎn)為護(hù)幫機(jī)構(gòu)的可靠性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，缺少護(hù)幫機(jī)構(gòu)與傳感器耦合后的感知功能性考核，因此，需在實(shí)驗(yàn)室增加護(hù)幫自適應(yīng)試驗(yàn)項(xiàng)目(如圖6所示)，模擬考核煤壁多角度變化時(shí)多級(jí)護(hù)幫的感知、決策性能，測(cè)試護(hù)幫與煤壁的耦合自適應(yīng)功能。

圖6 自適應(yīng)護(hù)幫試驗(yàn)

8)支架載荷-位移特性試驗(yàn)。液壓支架的載荷-位移特性是支架設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，是指支架承受外載過(guò)程中，由初撐力到額定工作阻力期間支架所產(chǎn)生的下沉位移量，初撐力無(wú)法得到保證將導(dǎo)致頂板松動(dòng)、斷裂，影響工作面自動(dòng)推進(jìn)，在此期間產(chǎn)生的載荷-位移特性是支架?chē)鷰r相互作用的綜合體現(xiàn)，頂板控制效果也是影響工作面自動(dòng)推進(jìn)的一個(gè)重要因素[16-18]。液壓支架?chē)?guó)標(biāo)中的讓縮性能試驗(yàn)重點(diǎn)是考核支架被動(dòng)下縮時(shí)的讓壓特性，未對(duì)載荷-位移對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行測(cè)試，因此，需研發(fā)基于外加載試驗(yàn)臺(tái)的載荷-位移測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)(如圖7所示)，對(duì)支架在不同高度時(shí)的載荷-位移特性進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證被試支架載荷-位移特性受初撐力、支架結(jié)構(gòu)型式、立柱型式等因素的影響程度，為支架設(shè)計(jì)優(yōu)化提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖7 載荷-位移特性試驗(yàn)原理框圖

4 結(jié) 論

1)為做好高端支架產(chǎn)品認(rèn)證，需要立足于客戶(hù)需求，同時(shí)緊密結(jié)合行業(yè)發(fā)展，在現(xiàn)有技術(shù)可以達(dá)到的前提下，制定高于“門(mén)檻”檢測(cè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，認(rèn)證時(shí)不能將液壓支架視為一個(gè)單體進(jìn)行考慮，而是將液壓支架檢測(cè)認(rèn)證評(píng)價(jià)與智能化需求緊密結(jié)合，從而更好的識(shí)別、篩選出高標(biāo)準(zhǔn)、高品質(zhì)的液壓支架產(chǎn)品。通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外高端液壓支架認(rèn)證模式及理念，結(jié)合我國(guó)煤礦智能化發(fā)展的現(xiàn)狀，提出了一套新型高端液壓支架檢測(cè)認(rèn)證模式-自愿性高端液壓支架產(chǎn)品認(rèn)證模式，包括制造商申請(qǐng)、專(zhuān)家評(píng)審、技術(shù)審查、檢驗(yàn)方案制定、產(chǎn)品檢驗(yàn)、獲證后監(jiān)督。

2)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)方案考慮了我國(guó)煤層賦存多樣、區(qū)域差異性大的特點(diǎn)，高度重視煤礦智能化采煤工作面的發(fā)展[19]，以液壓支架?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，深入到設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、總裝等環(huán)節(jié)，對(duì)成套產(chǎn)品開(kāi)展系列化的質(zhì)量監(jiān)督，以便確保批量生產(chǎn)的液壓支架均能滿(mǎn)足高端產(chǎn)品的要求。

3)認(rèn)證項(xiàng)目在滿(mǎn)足產(chǎn)品安全性、功能性的基礎(chǔ)上，增加了量化高可靠性指標(biāo)的測(cè)量項(xiàng)目：應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試、孔軸間隙變化量測(cè)量、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件變形量測(cè)量；增加了與智能化相關(guān)的測(cè)試項(xiàng)目：姿態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)、移架速度試驗(yàn)、推移機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)可靠性試驗(yàn)、自適護(hù)幫試驗(yàn)、支架載荷-位移特性試驗(yàn)。