浅谈液压支架在综采工作面中的功能与应用

（开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司，河北唐山，063100）

1 液压支架在我国矿山生产中的应用现状

近年来，随着开采工艺水平的提高和相关科技的飞速发展，我国煤矿开采的规模不断扩大，采煤方式也从传统、低效的人工开采向着综合机械化生产转变。新设备、新工艺的投入使煤炭企业的生产效率显著增长，矿山生产的安全性与稳定性也在逐年提高。而作为地下煤层开采的场所，现代采煤工作面的长度动辄一、二百米甚至更长，其中采煤机、运输机等大型机械的正常工作及其操作者的安全生产，都需要有效、可靠的支架系统予以保障。为适应现代开采高产高效的实际需求，移动快速、控制可靠的液压支架一经问世便得到了迅速的普及和推广，随着电液控制等环节的逐步改进和完善，目前液压支架已经成为世界矿山机械化生产中不可替代的重要组成部分。我国液压支架的研发和推广起步较晚，但随着煤炭产业结构调整的深化，液压支架的优势开始在很多大型矿井的生产作业中表现出来，关于液压支架设计与应用等方面的研究，也越来越引起各方的重视和投入。

2 液压支架的功能及其工作原理分析

2.1 液压支架在综采工作面中的重要作用

作为保证工作面安全的关键设备，支护的作用是有效控制采煤机落煤后暴露在外的顶板，并隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机，使采煤空间更加稳定、安全。由于采煤机工作效率的提高，传统的顶板管理往往存跟不上采煤工作的进度，限制了综合机械化技术优势的进一步发挥，而液压支架则因其特殊的构造和工作原理，能够和采煤机配套使用，不但具备顶板支护、防止煤壁垮落、自身推进、输送机推移等能力，还可以实现超前支护，大大提高矿井施工的生产效率，此外，在煤层倾角＞15°的倾斜条件下，液压支架还具有防滑、防倒的特性，非常适用于移动快、产量高、工作环境复杂、工艺要求严格的现代综采工作面中。

2.2 液压支架的工作原理

液压支架的液压系统主要由一系列的液压缸和控制阀组成，其工作介质采用含水95%以上的高水机工作液，因此对各种操纵、控制阀的密封性能要求很高，且必须经过防锈蚀处理；在采用液压先导控制的操作系统中，为减少操作管路，简化系统结构，常用印刷板式油路和多芯软管等元件；支架液压缸专用的鼓形和蕾形橡胶密封圈性能良好，使用寿命长。

液压支架在其工作过程中，需完成升降架、移架以及推移输送机等几个动作，其中升降主要是靠控制系统调整不同功能的液压缸控制其立柱的伸缩来实现的，主要包括初撑、承载、和卸载等三个阶段。初撑开始时，控制阀处于升柱位置，由泵站输送来的高压液体，经液控单向阀进入立柱的下腔，同时立柱上腔排液，于是活柱和顶梁升起，支撑顶板。当立柱下腔的压力达到泵站工作压力后，液控单向阀关闭，从而立柱下腔的液体被封闭，操纵阀置于中位，此时开始进入承载阶段。随着顶板的缓慢下沉，顶板对支架的压力不断增加，立柱下腔被封闭的液体压力随之迅速上升，液压支架受到弹性压缩，并由于立柱缸壁的弹性变形而使缸径产生弹性扩张。当下腔液体的压力超过安全阀的动作压力时，高压液体经安全阀泄出，立柱下缩，顶板对支架的压力降低直至立柱下腔的液体压力小于安全阀的动作压力时，安全阀关闭，停止泄液，从而使立柱工作阻力保持恒定。当控制阀处于降架位置时，高压液体进入立柱的上腔，同时打开液控单向阀，立柱下腔排液，于是立柱卸载下降。

3 液压支架在综采工作面中的应用

3.1 常见问题

虽然液压支架具有可靠、耐用、抗倒滑等优点，但由于矿井内的工作环境较为恶劣，支架又长期处于振动、冲击、负载的工况条件下，加之一些工作面存在支架选型不科学、安装不当、或养护检修不达标等问题，支架故障及其导致的安全事故也屡有发生，必须引起相关工作者充分的重视。

3.2 液压支架在应用过程中应注意的几个问题

为避免上述问题给综采工作带来的不良影响，在液压支架的应用中，还应注意以下几个问题。首先，应根据工作面的特点优选支架类型。以掩护式支架为例，该类型支架的结构简单，操作方便，工作阻力高，可靠性好，适用于顶板坚硬、循环时间短的高产高效工作面。其次，支架的快速安装与回撤都应进行充分的准备工作，支架的组装、运送和切眼的准备必须严格依照操作工艺要求。此外，安装和回撤的方法应依照具体的工况要求而定，以无导轨回撤法为例，该方法不必在液压支架上行通道中安装轨道，因此具有简便、快速、有效的优点。再次，为有效防止支架失效导致的生产事故，工作中应认真分析液压支架零件失效的原因和机理。液压支架作为支护设备，各类顶板事故的发生多是由于其支护液压系统及液压元件的摩擦造成支架承载能力下降、操纵失灵等不能正常工作。因此维护检修人员必须加强支架及其元件的润滑，并通过严格的油品过滤等管理制度，严把油品质量关，以降低支架故障发生的可能性。

结语

综上所述，作为综采设备的重要组成部分，液压支架发生事故的频率及其零部件的使用寿命，都直接影响着矿山生产稳定性与经济效益的实现。因此，相关技术人员要对液压支架在综采工作面的重要功能给予充分的重视，认真研究其工作原理以及适用条件，采用科学的选型及装撤方法，并不断累积经验，努力改进和完善其液压系统，进一步发挥综采工作面高效、稳定、安全的技术优势。

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