液压支架国内外研究现状和发展趋势

液压支架国内外研究现状和发展趋势

摘要介绍国内外液压支架的研究现状，分析国内液压支架研究与国外的差距以及我国液压支架研究趋势，对煤田设计、开采进度控制、综采设备选型都具有十分重大的理论价值和现实意义。

关键词液压支架；研究现状；发展趋势

液压支架是煤炭综采机械化设备中最关键的一种，其一次性设备投资占综采装备采购总资金的70%以上，是保证综采工作面安全高效有序运行的关键设备，液压支架设计与加工技术的研究进展直接关系到煤矿开采进度、开采效率，因此，了解国内外液压支架的研究现状以及发展趋势，对煤田设计、开采进度控制、综采设备选型都具有十分重大的理论价值和现实意义。

1液压支架国内外研究现状

1.1液压支架国外研究进展

液压支架的研究首先是由英国1954年研制的垛式液压支架开始的，法国研制的节式液压支架给液压支架的研究带来了革命性的突破，20世纪60年代由苏联研制的具有四连杆机构的OMKT型掩护式支架将液压支架研究带入了一个新的设计时代。20世纪70年代液压支架的研究主要集中在“立即支护”上，20世纪70年代中期，为提高深产能力，降低生产成本，英国首先开始研制电液控制液压支架，但由于技术原因，应用效果不理想。20世纪80年代中期，由英国研制的两按钮式微机控制液压支架投产使用，效果良好。1995年底英国原道锑公司又研制出全工作面集中电液控制系统，以此为起点，电液控制系统已经发展为综采全套设备可视化集成控制阶段。

随着近年来对煤层开采厚度和深度的不断增加，采煤工作面的长度也在相应增加，这就要求液压支架具备快速便捷的移架设计，所以在液压支架的设计中有增加了高压大流量乳化液泵技术，可实现8S/架左右的工作面成组成排快速移架，同时支架的平均工作阻力、支架宽度也较以前有了很大的提升，支架平均工作阻力6470kN，最大工作阻力可达到9800kN，支架中心距达到1.75m，有效的减少了作业面液压支架架数，同时缩短了缩短移架时间、增加有效工作时间和提高单产。

1.2液压支架国内研究现状

在国内，液压支架的研究起步比国外晚了20多年，主要经历了四个阶段：

1）学习起步阶段：我国的液压支架的研究从20世纪70年代初开始，基础差、底子薄，不仅要完成支架的设计，同时还要试验支架制造所需要的板材、液压管胶等原材料。1964年的70型迈步式自移支架太原分院和郑州煤机厂设计生

产，标志着我国液压支架国产化道路的开始。后来，在科研工作者得努力下，有先后研制出了垛式、节式及掩护式液压支架，为我国液压支架的发展和深入研究奠定了坚实基础，同时也积累了丰富的经验。2）引进、消化、吸收、发展阶段: 20世纪70年代末80年代初，我国从国外引进了大批以二柱掩护式和四柱支撑式液压支架为代表的较为先进的综采设备，在成功消化吸收这些国外先进设备的制造经验的同时，我国的科研工作者相继研制出了多种低位、中位和高位放顶煤支架并成功应用在缓倾斜厚煤层和急倾斜厚煤层水平分层工作面开采作业中。但这一时期研制的国产液压支架的重量普遍较轻、工作阻力偏小、可靠性也较差、移架速度较慢、立柱千斤顶的寿命较短、与高外高端液压支架的差距明显。3）20世纪90年代中期我国液压支架的研究进入完善和提高阶段，液压支架的各方面性能参数以及支架的可靠性都有了大幅度的提高，液压支架的种类也在不断丰富。放顶煤开采技术成功应用于综采工作面中，极大推动了放顶煤液压支架的快速发展。4）近年来，国产液压支架的研究在适应国内不断增长的高端支架需求量的形势下呈现高速发展态势。5.5m、6m的高端液压支架以及1000MPa左右的高强度钢焊接技术不断深入且取得了不错的成效。液压支架的电液控制技术已经进入工业化实验阶段。国内液压支架的设计和制造水平得到了稳步提高。

1.3国内液压支架研究与国外的差距

虽然国内液压支架的设计制造经过近半个世纪的研究和发展，取得了不错的成果，有效的提高了国产化液压支架在采煤综采设备中比重，但必须看到，国产液压支架在整体可靠性、材料、结构、控制系统、液压元件等方面与世界先进国家还存在差距，主要表现在：

1）在可靠性上与进口液压支架的差距较大，国外设备的开机率在90%以上，国产支架开机率平均为50%左右，在年产量上，进口支架年产量为10MT，国产设备只有4MT-5MT，从大修周期上看，国外设备大修周期一般为15MT，国产设备只有8MT。差距明显。2）在材料上，进口设备普遍采用的是700MPa-1000MPa 的钢板，国内最新研制的液压支架使用是550MPa-700MPa，且数量少，稳定性较差，同样的架型和设计参数，国外支架要比国产支架轻20%左右。3）在控制系统方面，目前国际上较先进的液压支架普遍采用的是电液控制系统，以实现快速的移架速度，达到快速跟上采煤机，提高效率的目的。而国内绝大多数液压支架仍采用的是手动方式控制，工人劳动强度大，自动化程度低，移架速度慢、支护效果差。4）液压元件的研发速度滞后。液压元件的可靠性直接决定了液压支架的可靠性。目前国外科研工作者已经研发了一大批密封性能好、灵敏度高、进排液能力大、抗冲击载荷强的各类液压元件，满足了液压支架工作性能的要求。但国内的液压元件仍采用20世纪80年代的产品，研发滞后，没有形成通用、系列、标准化的液压元件产品，严重制约的高端液压支架的研发。

2我国液压支架研究趋势

在未来一段时期，国产化液压支架应朝着技术含量高、钢板强度高、移架速度快和电液集成控制的方向发展，通过加大研究投入，加快产学研的成果转化速度等一些方式，缩短国产液压支架与国外设备之间的差距，趋势主要表现在以下

几个方面：

1）国内煤炭工业的迅猛发展以及开采工作面对综采设备的要求表明，液压支架的的可靠性能必将大大提高。新研发的液压支架能够满足试验寿命5万次以上，井下大修周期5年以上或产煤8MT以上的综合条件，同时，研发中心距为1.75m~2m的大中心距液压支架也是国产液压支架的必然趋势。2）研究替代现有四柱支架的二柱架型液压支架是必然的趋势，因为二柱支架顶梁短，支护强度高，结构简单，顶梁前端支撑能力大，同时由于其立柱受力均衡而容易与液压控制系统兼容，最重要的是其重量轻，成本低，所以二柱掩护式液压支架必然成为未来的主力架型。3）采用大采高支架将在合适的矿区广泛使用。大采高支架在条件合适的矿区具有以下优点：具有年产10MT的高产量，同时能到达90%以上的回采率，所以在我国准备上大采高的矿区，大采高支架将是采煤工作面的首选。4）电液控制系统是液压支架发展的方向。随着我国煤炭工业的不断发展和科技进步，液压支架实现电液控制是液压支架发展的必然方向，也是实现全工作面自动化的必由之路。

4结束语

液压支架作为重要的综采自动化设备，了解其在国产化过程中的阶段性成果，研究其现状以及国外的差距和发展方向，对指导国内液压支架生产企业认识自身不足和发展方向，努力生产出高端的具有世界先进水平的液压支架产品，以满足我国煤炭工业快速发展和自动化水平的提升都具有重要意义。

参考文献

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