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頂板時，其立柱下腔液體壓力達到泵站壓力時支架對頂板所產生的初始支護力為支架初撐力。

它的作用是保證支架的穩定；阻止或限制直接頂的下沉離層和破碎；使支架上下方的墊層如矸石、浮煤等壓縮，加強支撐系統剛度；提高支架對頂板的實際支撐能力，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指標之一。

１、國內外研究現狀

目前世界各主要產煤國家都在積極研究支架初撐力對頂板支護效果的影響，尋求保證和提高初撐力的途徑。英國、聯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，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，并已逐步推廣使用。我國對支架初撐力問題也作了許多井下觀測研究，并研制成功了國產的初撐力保證閥。

國內外關于液壓支架初撐力對于頂板控制方面的觀測研究結果，主要可歸納為以下幾點：

（１）初撐力是加權平均實測阻力和循環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。相應地提高了平均阻力，從而改善了對頂板總壓力提高到３０～３５ＭＰａ，初撐比可達６０～８０％。但目前由于結構及密封元件等限制，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，則可以降低調定壓力，從而提高初撐比。應該提出，由于閥的結構、密封和壽命等因素，國內外支架的調定壓力值一般都控制在３５～５０ＭＰａ左右，適當降低調定壓力對于閥的壽命和液壓系統的可靠性是有利的。但是加大支柱直徑受材料、結構尺寸、工藝及成本等因素的限制。目前我國實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間取決于泵的流量和管路內徑，也取決于立柱設計行程的大小。所以當支架接頂后還必須持續一段時間，管路壓力才能增高達到與額定初撐力相應的值。提高供應液流量就相應地縮短了支架達到額定初撐力的操作時

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：

（１）初撐力保證系統幾方面達到：首先是提高額定的初撐力，綜采工作面觀測表明，實際初撐力遠如提高泵站壓力，加大支柱直徑等。其次遠低于泵壓的主要原因之一是支架工的操是改善現有液壓系統的流體力學性能，如作停留時間不夠。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，保證移架速度和達到足夠的初撐力，后，也是目前最有效而主動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，如初撐保證系統，電液自統：動控制系統等。第一種為持續初撐力保證系統，其特提高泵站壓力點是當支架達到自動初撐的起動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），初撐保證閥即自動一般為１０～２０ＭＰａ，支柱調定壓力為３５～動作，持續地以管路工作壓力（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，它是在第一種系統的的支撐效果。

（2）由于綜采工作面內不可避免地存在多架同時操作的現象，另外支架操作時實際停留時間不足，液壓閥及管路系統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，實際初撐力均低于額定初撐力。觀測表明，一般僅達額定初撐力的４０～９５％。

（３）支架的初撐力對于頂板下沉、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初撐力的大小有不同的要求。通過礦壓觀測，可以確定一個臨界值。一般來說，對于中等穩定以下的頂板，圍巖系統的剛度低，增阻特性曲線平緩，所以應盡可能提高初撐力；相反，對于某些難冒和穩定頂板，適當減少初撐力可能會有利于頂板在采空區的冒落。