保证液压支架初撑力的方法探讨

保证液压支架初撑力的方法探讨

1、达不到额定初撑力的原因

在确定液压支架基本工作参数时，为了使支架支撑时能较快达到工作阻力状态，以防止顶板过早离层破碎，初撑力的设计值取大些较有利。但是，这样对乳化液泵站和支架液压元件的强度要求也要相应提高。综合考虑，我国设计制造的液压支架，额定初撑力一般达到工作阻力的80%以上。但在综采面生产过程中，支架初撑力大多数达不到额定值，情况严重时远远低于额定值的80%。其主要原因有：

（1）乳化液泵站工作压力低

液压支架的额定初撑力是依据泵站额定压力而撑力。确定的，而目前大量使用的国产乳化液泵站最高的额定压力为35 MPa。在生产现场，考虑综采工作面环境，为了便于支架液压系统的管理和维护，预防供液胶管破裂，往往把泵站的压力设定得小于额定值，所以液压支架的初撑力达不到设计值。

（2）液压系统压力损失大

工作面所有支架由放置在顺槽中的移动式乳化液泵站供液，供液距离达200 ～300 m。如此长的距离，势必造成较大的压力损失。还有操纵阀、安全阀和管接头等元件处的乳化液泄漏造成的压力损失。这两方面的原因，使一些支架供液系统的压力损失达到泵站设定值的50%。

（3）人的操作因素

在升架时，完全依靠支架操作工的经验判断是否达到额定初撑力。这样，当要求提高移架速度或者工人工作责任心不强时，支架接顶后还未达到额定初撑力即将操纵阀回到中位，提前停止供液，导致初撑力不足。有时为了顶板管理的需要，进行多架操作，系统分流供液，导致流量不足，压力下降，达不到额定初撑力。

2、保证初撑力的方法

2.1 提高泵站额定压力

在生产现场把乳化液泵站设定在额定压力状态，充分发挥泵站的工作能力。也可以使用额定压力和流量更大些的泵站。这样可以保证初撑力达到额定值，但需要有耐压能力更高的供液胶管与之配套。

3.2 降低液压系统的压力损失优化采煤工艺，减少供液胶管的长度。加强对供液胶管的维护，使胶管在工作面少弯曲，尽可能平直铺设。这样可以改善压力损失情况。

2.3 严格液压支架操作规程要求操作工在升架时，在支架接顶后要继续供液一定时间，以保证达到额定初撑力。

2.4 采用保证初撑力的回路

2.4.1 保证供液时间回路

在供液系统压力能够保证达到额定初撑力的前提下，如果初撑力不足，大多数情况下是升架时供液时间不足造成的，所以在支架初撑阶段要保证足够的供液时间。常用的保证供液时间回路有2 种。

（1）带初撑力保持阀的保证供液时间回路如图1 所示，初撑力保持阀由液控二位二通换向阀及单向阀组成。换向阀的2 个液控腔P1、K 面积相等，P1液控腔与立柱下腔相通，K 液控腔与立柱上腔相通。初撑力保持阀进液口接在操纵阀进液管上，出液口与立柱下腔接通。升柱时，高压液体经操纵阀、液控单向阀流入立柱下腔；同时，P1液控腔压力升高到大于K 液控腔时，换向阀导通，高压液体经过该阀流入立柱下腔，向立柱下腔补液。这样有两路液体同时向立柱下腔供液。当支架开始升柱时，初撑力保持阀即接通，这时即使操纵阀回到中位，支架仍可经过保持阀获得液体而继续上升，直至立柱下腔压力达到额定压力。降柱时，

K 液控腔内压力高于P1液控腔，初撑力保持阀截止，降柱可顺利进行。

图1带初撑力保持阀的保证供液时间回路

1. 初撑力保持阀

2. 操纵阀

3. 液控单向阀

4. 立柱

（2）带顺序阀的保证供液时间回路带顺序阀的保证供液时间回路如图2 所示。升架时，工人只是把操纵阀设定在右位，而不必要再人工把它回复到中位。这样，可以在足够长的时间内向立柱下腔供液，直到立柱下腔压力达到额定值时，顺序阀接通，在压力液作用下操纵阀回复中位，供液停止，实现了保证额定初撑力的目的。

图2带顺序阀的保证供液时间回路

1. 立柱

2. 安全阀

3. 液控单向阀

4. 操纵阀

5. 顺序阀

2.4.2 提高供液压力回路

（1）采用增压器，提高供液压力回路图3 所示是采用增压器，提高供液压力回路，该回路能自动实现增压、补液功能。升架时，当支架顶梁接触顶板后，立柱下腔液体压力升高，当压力升至液控换向阀8 的调定压力时，该阀左位接通。高压乳化液经阀8、9 后分为3 路流动：一路进入增压器13 小活塞腔，推动小、大活塞右移至终点，同时大活塞腔内液体经阀12 流至回液管，完成增压的准备工作；其余2 路分别经阀10、11 进入支架的立柱下腔，进

行初撑补液。此时可以停止对操纵阀7 的操作，以缩短升架操作时间。增压回路会继续向立柱下腔补液，当压力升高且接近供液管路压力（亦为阀12的调定压力）时，阀12 左位接通，由阀8 来的压力液经阀12 进入增压器大活塞腔而推动活塞左移，小活塞腔内的高压液将流入立柱下腔继续补液，使立柱下腔压力达到要求值。降架时，阀8 回到右位，立柱下腔液体经阀5、6 到回液管路。

图3 采用增压器的提高供液压力回路

1、2. 立柱3、4. 安全阀5、6. 液控单向阀7. 操纵阀8、12. 液控

换向阀9、10、11. 单向阀13. 增压器

（2）采用推移千斤顶，提高供液压力回路采用推移千斤顶提高供液压力回路如图4 所示。该方法采用2 个开启压力不同的液控单向阀9、10，完成对立柱下腔的增压。当开始推溜时，高压液体进入推移千斤顶13 的右腔，由于阀9、10 处于关闭状态，因而在推移千斤顶左腔形成一定的压力，当压力值高于供液压力约20%时，阀10 导通，左腔内高压液体经阀11、12

图4 采用推移千斤顶的提高供液压力回路

1、2. 立柱3、4. 安全阀5、6. 液控单向阀7、8. 操纵阀9、10. 液控

单向阀11、12. 单向阀13. 推移千斤顶

进入立柱下腔，使立柱下腔压力增加。当立柱下腔压力升至额定初撑压力值时，阀9 导通，