綜采工作面液壓支架提高初撐力的途徑與效果

綜采工作面液壓支架在升起支護(hù)頂板時(shí)，其立柱下腔液體壓力達(dá)到泵站壓力時(shí)支架對(duì)頂板所產(chǎn)生的初始支護(hù)力為支架初撐力。

它的作用是保證支架的穩(wěn)定；阻止或限制直接頂?shù)南鲁岭x層和破碎；使支架上下方的墊層如矸石、浮煤等壓縮，加強(qiáng)支撐系統(tǒng)剛度；提高支架對(duì)頂板的實(shí)際支撐能力，從而有效地管理頂板。因此，初撐力是綜采工作面液壓支架最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。

１、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前世界各主要產(chǎn)煤國家都在積極研究支架初撐力對(duì)頂板支護(hù)效果的影響，尋求保證和提高初撐力的途徑。英國、聯(lián)邦德國等都已普遍提高了泵站壓力，加大支柱直徑，改善了泵站及液壓管路系統(tǒng)，從而使支架初撐力成倍地提高。八十年代以來，世界各國已研制成了各種保證初撐力的液壓系統(tǒng)，并已逐步推廣使用。我國對(duì)支架初撐力問題也作了許多井下觀測(cè)研究，并研制成功了國產(chǎn)的初撐力保證閥。

國內(nèi)外關(guān)于液壓支架初撐力對(duì)于頂板控制方面的觀測(cè)研究結(jié)果，主要可歸納為以下幾點(diǎn)：

（１）初撐力是加權(quán)平均實(shí)測(cè)阻力和循環(huán)未阻力的主要影響因素。提高初撐力，即提高初撐力與工作阻力之比，從而縮短了從初撐力至工作阻力的增阻階段。相應(yīng)地提高了平均阻力，從而改善了對(duì)頂板總壓力提高到３０～３５ＭＰａ，初撐比可達(dá)６０～８０％。但目前由于結(jié)構(gòu)及密封元件等限制，再提高泵站壓力是不合理的。

（2）加大支柱直徑

加大支柱直徑可以提高初撐力，在保證相同的工作阻力條件下，則可以降低調(diào)定壓力，從而提高初撐比。應(yīng)該提出，由于閥的結(jié)構(gòu)、密封和壽命等因素，國內(nèi)外支架的調(diào)定壓力值一般都控制在３５～５０ＭＰａ左右，適當(dāng)降低調(diào)定壓力對(duì)于閥的壽命和液壓系統(tǒng)的可靠性是有利的。但是加大支柱直徑受材料、結(jié)構(gòu)尺寸、工藝及成本等因素的限制。目前我國實(shí)際使用的支柱缸徑大部分為１６０～３５０ｍｍ，大采高支架立柱已采用超過４００ｍｍ的缸徑。

（3）提高供液的流量

在液壓管路中建立壓力的時(shí)間取決于泵的流量和管路內(nèi)徑，也取決于立柱設(shè)計(jì)行程的大小。所以當(dāng)支架接頂后還必須持續(xù)一段時(shí)間，管路壓力才能增高達(dá)到與額定初撐力相應(yīng)的值。提高供應(yīng)液流量就相應(yīng)地縮短了支架達(dá)到額定初撐力的操作時(shí)

２、保證和提高初撐力的途徑間。

保證和提高初撐力，目前主要從以下幾點(diǎn)：

（１）初撐力保證系統(tǒng)幾方面達(dá)到：首先是提高額定的初撐力，綜采工作面觀測(cè)表明，實(shí)際初撐力遠(yuǎn)如提高泵站壓力，加大支柱直徑等。其次遠(yuǎn)低于泵壓的主要原因之一是支架工的操是改善現(xiàn)有液壓系統(tǒng)的流體力學(xué)性能，如作停留時(shí)間不夠。為了避免支架工操作停加大管路和閥的通徑，加大泵的流量。最留，保證移架速度和達(dá)到足夠的初撐力，后，也是目前最有效而主動(dòng)的方法是研究目前世界上主要研制成兩種初撐保證系新的液壓系統(tǒng)，如初撐保證系統(tǒng)，電液自統(tǒng)：動(dòng)控制系統(tǒng)等。第一種為持續(xù)初撐力保證系統(tǒng)，其特提高泵站壓力點(diǎn)是當(dāng)支架達(dá)到自動(dòng)初撐的起動(dòng)壓力后我國早期研制的液壓支架用泵站壓力（一般為６～１５　ＭＰａ），初撐保證閥即自動(dòng)一般為１０～２０ＭＰａ，支柱調(diào)定壓力為３５～動(dòng)作，持續(xù)地以管路工作壓力（或來自其５０ＭＰａ，初撐比（初撐力與工作阻力之它高壓管路）使支架初撐，直至立柱下腔比）僅為３０～５０％。近幾年來由于高壓壓力高于管路壓力才停止初撐。第二種為泵站、閥及管路附件的研制成功，泵站定值初撐保證系統(tǒng)，它是在第一種系統(tǒng)的的支撐效果。

（2）由于綜采工作面內(nèi)不可避免地存在多架同時(shí)操作的現(xiàn)象，另外支架操作時(shí)實(shí)際停留時(shí)間不足，液壓閥及管路系統(tǒng)泄漏的沿程阻力損失，以及立柱在閉鎖承載階段的彈性可縮量等原因，實(shí)際初撐力均低于額定初撐力。觀測(cè)表明，一般僅達(dá)額定初撐力的４０～９５％。

（３）支架的初撐力對(duì)于頂板下沉、端面頂板破碎度、煤壁片幫以及支架的防倒防滑都有重要的影響。

（４）提高液壓支架的初撐力與工作阻力之比，可以更好地發(fā)揮支架支撐控制頂板的潛力，為減輕支架重量提供了可能性。

（５）不同類型的直接頂板對(duì)初撐力的大小有不同的要求。通過礦壓觀測(cè)，可以確定一個(gè)臨界值。一般來說，對(duì)于中等穩(wěn)定以下的頂板，圍巖系統(tǒng)的剛度低，增阻特性曲線平緩，所以應(yīng)盡可能提高初撐力；相反，對(duì)于某些難冒和穩(wěn)定頂板，適當(dāng)減少初撐力可能會(huì)有利于頂板在采空區(qū)的冒落。