淺談液壓支架在綜采工作面中的功能與應用

（開灤能源化工股份有限公司呂家坨礦業分公司，河北唐山，063100）

1 液壓支架在我國礦山生產中的應用現狀

近年來，隨著開采工藝水平的提高和相關科技的飛速發展，我國煤礦開采的規模不斷擴大，采煤方式也從傳統、低效的人工開采向著綜合機械化生產轉變。新設備、新工藝的投入使煤炭企業的生產效率顯著增長，礦山生產的安全性與穩定性也在逐年提高。而作為地下煤層開采的場所，現代采煤工作面的長度動輒一、二百米甚至更長，其中采煤機、運輸機等大型機械的正常工作及其操作者的安全生產，都需要有效、可靠的支架系統予以保障。為適應現代開采高產高效的實際需求，移動快速、控制可靠的液壓支架一經問世便得到了迅速的普及和推廣，隨著電液控制等環節的逐步改進和完善，目前液壓支架已經成為世界礦山機械化生產中不可替代的重要組成部分。我國液壓支架的研發和推廣起步較晚，但隨著煤炭產業結構調整的深化，液壓支架的優勢開始在很多大型礦井的生產作業中表現出來，關于液壓支架設計與應用等方面的研究，也越來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鍵設備，支護的作用是有效控制采煤機落煤后暴露在外的頂板，并隔離采空區，防止矸石進入回采工作面和推進輸送機，使采煤空間更加穩定、安全。由于采煤機工作效率的提高，傳統的頂板管理往往存跟不上采煤工作的進度，限制了綜合機械化技術優勢的進一步發揮，而液壓支架則因其特殊的構造和工作原理，能夠和采煤機配套使用，不但具備頂板支護、防止煤壁垮落、自身推進、輸送機推移等能力，還可以實現超前支護，大大提高礦井施工的生產效率，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，非常適用于移動快、產量高、工作環境復雜、工藝要求嚴格的現代綜采工作面中。

2.2 液壓支架的工作原理

液壓支架的液壓系統主要由一系列的液壓缸和控制閥組成，其工作介質采用含水95%以上的高水機工作液，因此對各種操縱、控制閥的密封性能要求很高，且必須經過防銹蝕處理；在采用液壓先導控制的操作系統中，為減少操作管路，簡化系統結構，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。

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等幾個動作，其中升降主要是靠控制系統調整不同功能的液壓缸控制其立柱的伸縮來實現的，主要包括初撐、承載、和卸載等三個階段。初撐開始時，控制閥處于升柱位置，由泵站輸送來的高壓液體，經液控單向閥進入立柱的下腔，同時立柱上腔排液，于是活柱和頂梁升起，支撐頂板。當立柱下腔的壓力達到泵站工作壓力后，液控單向閥關閉，從而立柱下腔的液體被封閉，操縱閥置于中位，此時開始進入承載階段。隨著頂板的緩慢下沉，頂板對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生彈性擴張。當下腔液體的壓力超過安全閥的動作壓力時，高壓液體經安全閥泄出，立柱下縮，頂板對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作壓力時，安全閥關閉，停止泄液，從而使立柱工作阻力保持恒定。當控制閥處于降架位置時，高壓液體進入立柱的上腔，同時打開液控單向閥，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用

3.1 常見問題

雖然液壓支架具有可靠、耐用、抗倒滑等優點，但由于礦井內的工作環境較為惡劣，支架又長期處于振動、沖擊、負載的工況條件下，加之一些工作面存在支架選型不科學、安裝不當、或養護檢修不達標等問題，支架故障及其導致的安全事故也屢有發生，必須引起相關工作者充分的重視。

3.2 液壓支架在應用過程中應注意的幾個問題

為避免上述問題給綜采工作帶來的不良影響，在液壓支架的應用中，還應注意以下幾個問題。首先，應根據工作面的特點優選支架類型。以掩護式支架為例，該類型支架的結構簡單，操作方便，工作阻力高，可靠性好，適用于頂板堅硬、循環時間短的高產高效工作面。其次，支架的快速安裝與回撤都應進行充分的準備工作，支架的組裝、運送和切眼的準備必須嚴格依照操作工藝要求。此外，安裝和回撤的方法應依照具體的工況要求而定，以無導軌回撤法為例，該方法不必在液壓支架上行通道中安裝軌道，因此具有簡便、快速、有效的優點。再次，為有效防止支架失效導致的生產事故，工作中應認真分析液壓支架零件失效的原因和機理。液壓支架作為支護設備，各類頂板事故的發生多是由于其支護液壓系統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。因此維護檢修人員必須加強支架及其元件的潤滑，并通過嚴格的油品過濾等管理制度，嚴把油品質量關，以降低支架故障發生的可能性。

結語

綜上所述，作為綜采設備的重要組成部分，液壓支架發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穩定性與經濟效益的實現。因此，相關技術人員要對液壓支架在綜采工作面的重要功能給予充分的重視，認真研究其工作原理以及適用條件，采用科學的選型及裝撤方法，并不斷累積經驗，努力改進和完善其液壓系統，進一步發揮綜采工作面高效、穩定、安全的技術優勢。

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