综采工作面液压支架提高初撑力的途径与效果
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２ 、保证和提高初撑力的途径
保证和提高初撑力，目前主要从以下 几方面达到：首先是提高额定的初撑力， 如提高泵站压力，加大支柱直径等。其次 是改善现有液压系统的流体力学性能，如 加大管路和阀的通径，加大泵的流量。最 后，也是目前最有效而主动的方法是研究 新的液压系统，如初撑保证系统，电液自 动控制系统等。
１ 、国内外研究现状
目前世界各主要产煤国家都在积极研 究支架初撑力对顶板支护效果的影响，寻 求保证和提高初撑力的途径。英国、联邦 德国等都已普遍提高了泵站压力，加大支 柱直径，改善了泵站及液压管路系统，从 而使支架初撑力成倍地提高。八十年代以 来，世界各国已研制成了各种保证初撑力 的液压系统，并已逐步推广使用。我国对 支架初撑力问题也作了许多井下观测研究， 并研制成功了国产的初撑力保证阀。
在多架同时操作的现象，另外支架操作时 实际停留时间不足，液压阀及管路系统泄 漏的沿程阻力损失，以及立柱在闭锁承载 阶段的弹性可缩量等原因，实际初撑力均 低于额定初撑力。观测表明，一般仅达额 定初撑力的 ４０～９５％ 。
（３）支架的初撑力对于顶板下沉、端 面顶板破碎度、煤壁片帮以及支架的防倒 防滑都有重要的影响。
３、实际效果和适用性评价
综采工作面支架工作时受煤层的埋藏 深度、围岩的性质、煤层的厚度、煤层 的倾角、煤质的硬度等许多因素影响， 所以每个综采工作面对支架的性能要求都 有所不同，那么上述提高液压支架初撑
力的多方面途径，不可能适应所有综采 工作面液压支架的设计，所以提高液压支 架初撑力的途径必须和回采工作面的实际 条件结合起来，才能达到最优的实际效果。 淮北煤矿使用综采液压支架的额定工作压 力为 ２０～３１．５ＭＰａ，当实际工作压力大于 ３０ＭＰａ 时，管路故障明显增多，所以必须 加大管路强度级别。加大立柱缸直径必须 加大支架总体设计尺寸和重量。初撑力保 证系统从原理上来说是很好的途径，但初 撑力保证阀本身就是一个较复杂的元件， 它的使用给综采工作面支架液压系统的可 靠、稳定性带来了很大的负面影响。而自 动控制系统本身就是复杂的，它的操作、 维护技术都有很高的要求，所以它不适宜 在淮北中小型煤矿使用。
２．１ 提高泵站压力 我国早期研制的液压支架用泵站压力 一般为 １０～２０ＭＰａ，支柱调定压力为 ３５～ ５ ０ Ｍ Ｐ ａ ，初撑比（初撑力与工作阻力之 比）仅为 ３０～５０％ 。近几年来由于高压 泵站、阀及管路附件的研制成功，泵站
压力提高到 ３ ０ ～３ ５ Ｍ Ｐ ａ ，初撑比可达 ６０～８０％。但目前由于结构及密封元件等 限制，再提高泵站压力是不合理的。
支架型号 立柱形式 初撑力 工作阻力 推 ／ 拉力 立柱 ／ 推移 对底板比压
（Ｋ Ｎ ） （Ｋ Ｎ ） （Ｋ Ｎ ） 阀 流 量 （Ｍ Ｐ а）
ＺＹ３５Ｂ －１７／３５
机械加长杆 ３１４０
４０００
１００／２３０ （ｌ／ｍｉｎ）
１２５／１２５
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ＺＹ４６００ 双伸缩 －１８／３８
３８６６ ４６００
国内外关于液压支架初撑力对于顶板 控制方面的观测研究结果，主要可归纳为 以下几点：
（１）初撑力是加权平均实测阻力和循 环未阻力的主要影响因素。提高初撑力， 即提高初撑力与工作阻力之比，从而缩短 了从初撑力至工作阻力的增阻阶段。相应 地提高了平均阻力，从而改善了对顶板总
的支撑效果。 （２）由于综采工作面内不可避免地存
物流公司，向宝供模式看齐，作为自己新 的经济增长点，进一步增强自己的盈利能 力。
参考文献 ［１］ 龚关，马云东．基于多层 Ｃ／Ｓ 模式的矿 山物资供应管理系统．辽宁工程技术大学 学报．２００３：２２：１５１－１５３ ［２］ 欧新黔．认真落实科学发展观 努力推 进我国现代物流业持续快速健康发展． ２００５．９ ［３］ 丁俊发．全国物流行业协会携手共进 为中国物流业发展添砖加瓦．帝依物流信 息网．２００５．８ ［４］ 杨永恒，王永贵，尹琪．浅析第三方物 流的战略动机及其选择模型．外国经济与 管理．２００３．４ ［５］ 各部委会诊中国物流业．锦程物流网． ２００５．１０ 作者简介 龚关（ １ ９ ７ ９ － ） ，硕士，助教，物流管理 （研究方向）。
淮北扬庄煤矿回采ш ５１４ 工作面（典 型“三软”），前七个月用 ＺＹ３５Ｂ（改）型 液压支架回采，平均月产仅２．２５万吨，被迫中 途拆除。改用北京开采所专为淮北 ５ 煤 （“三软”）设计的 ＺＹ４６００ 型液压支架回采 后，平均月产都在１０万吨左右。两种液压支 架的技术性能如表所示。同一工作面、同 等条件下产生的两种截然不同的效果显而 易见。从表中可以看两种液压支架的初撑 力相差并不是很大，关键的 ＺＹ４６００ 型液 压支架提高了供液流量、减少了对地板的 比压，使支架支撑顶板时能快速增阻达到 初撑力，快速移架减少了空顶时间，破碎 顶板得到了很好的控制，提高了回采推进 速度，减少煤帮压力，“片帮”也就没有了， 从而形成有利于综采高产的良性循环。
综采工作面液压支架
提高初撑力的途径与效果
张 林 １ 黄家正 ２ １ ，淮北矿业集团公司机械总厂； ２，淮北矿业集团公司杨庄煤矿
摘要 文章根据目前国内外对液压支架初撑力认 识程度， 归纳总结了初撑力对控制工作面 顶板的作用及其提高的方法， 并辩证地分 析了支架初撑力对综采产量的影响。 关键词 液压支架； 初撑力； 提高； 效果
浏览器部分包括客户管理、订单管 理、财务管理、运输管理、仓储管理、装 卸管理和加工管理等子系统。这些管理功 能的实现可以通过浏览网上的实时动态信 息，向 Ｗｅｂ 服务器提出数据录入、查询、 修改、删除、统计等请求，Ｗｅｂ 服务器在 获得这些请求后，将它们交给后端的 ＣＧＩ 程序来对数据进行处理。该 ＣＧＩ 接口负责
（４）提高液压支架的初撑力与工作阻 力之比，可以更好地发挥支架支撑控制顶 板的潜力，为减轻支架重量提供了可能性。
（５）不同类型的直接顶板对初撑力的 大小有不同的要求。通过矿压观测，可以 确定一个临界值。一般来说，对于中等稳 定以下的顶板，围岩系统的刚度低，增阻 特性曲线平缓，所以应尽可能提高初撑 力；相反，对于某些难冒和稳定顶板，适 当减少初撑力可能会有利于顶板在采空区 的冒落。
综采工作面液压支架在升起支护顶板 时，其立柱下腔液体压力达到泵站压力时 支架对顶板所产生的初始支护力为支架初 撑力。它的作用是保证支架的稳定；阻止 或限制直接顶的下沉离层和破碎；使支架 上下方的垫层如矸石、浮煤等压缩，加强 支撑系统刚度；提高支架对顶板的实际支 撑能力，从而有效地管理顶板。因此，初 撑力是综采工作面液压支架最重要的技术 指标之一。
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能 源
中国科技信息 ２００６ 年第 ８ 期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ａｐｒ．２００６
基础上增加了一个定压阀，即当初撑压 力达到一定值后，初撑保证系统自行切 断，停止初撑。这两种系统在井下使用 中都获得了较好的效果。
２．５ 自动控制系统 在电液控制等系统中，可采用初撑延 时器、压力传感器，使得支架只有初撑到 足够时间或者达到一定压力后才能将讯号 传到相邻支架上。 ２．６ 其它方面 由于支架部件间的铰链摩擦和支柱的 摩擦，支架作用于顶板的实际初撑力小于 由压力表读数计算出来的初撑力。根据国 外测定，一般约损失 １０～１５％，因此减小 铰接摩擦损失也是必须重视的一个因素。 另外，为了方便于观察，目前井下在 液压支架上都要求配有压力指示仪表，如 小型压力表、压力指示器等，这也有助于 操作时控制初撑压力。
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ａ、对用户前端配置要求较高，增加 了总成本；ｂ 、维护、升级困难，费用 高；ｃ 、效率低；ｄ 、不能做到 ７ × ２ ４ 小时不关机模式等。
４．４ 平煤集团物流管理的系统支撑体 系
传统的信息系统主要采用 Ｃ／Ｓ 结构， 由于用户界面不一，不同系统间不易交流， 导致了系统内部门间的“信息孤岛”。另 外，由于不同的信息系统的网络操作平台 不同，网络通信协议各异，制约了信息交 流，妨碍了企业供应链的合理化与最优化。 对于这些问题可以用基于 Ｗｅｂ 技术的网络 管理模式 Ｗ Ｂ Ｍ （Ｗ ｅ ｂ － Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）来解决。
对数据库的连接、读写、访问和控制， 然后数据库又将结果通过 ＣＧＩ 程序送回给 Ｗｅｂ 服务器，最后再由 Ｗｅｂ 服务器将该 访问结果以动态网页形式发送到用户的浏 览器中。
应用基于 Ｂ／Ｓ 模式下的物流管理系 统，集团可以及时地了解到客户对产品的 需求情况，从而为企业的正确决策提供了 保证，而且还可以保证用户订单数量与库 存数量的同时更新，即保证了数据的一致 性，同时提高了公司的信誉，必将带来良 好的经济效益和社会效益。
２．２ 加大支柱直径 加大支柱直径可以提高初撑力，在保 证相同的工作阻力条件下，则可以降低调 定压力，从而提高初撑比。应该提出，由 于阀的结构、密封和寿命等因素，国内外 支架的调定压力值一般都控制在 ３５～５０ ＭＰａ 左右，适当降低调定压力对于阀的寿 命和液压系统的可靠性是有利的。但是加 大支柱直径受材料、结构尺寸、工艺及成 本等因素的限制。目前我国实际使用的支 柱缸径大部分为 １６０～３５０ｍｍ，大采高支 架立柱已采用超过 ４００ｍｍ 的缸径。 ２．３ 提高供液的流量 在液压管路中建立压力的时间取决于 泵的流量和管路内径，也取决于立柱设计 行程的大小。所以当支架接顶后还必须持 续一段时间，管路压力才能增高达到与额 定初撑力相应的值。提高供应液流量就相 应地缩短了支架达到额定初撑力的操作时 间。 ２．４ 初撑力保证系统 综采工作面观测表明，实际初撑力远 远低于泵压的主要原因之一是支架工的操 作停留时间不够。为了避免支架工操作停 留，保证移架速度和达到足够的初撑力， 目前世界上主要研制成两种初撑保证系 统： 第一种为持续初撑力保证系统，其特 点是当支架达到自动初撑的起动压力后 （一般为 ６～１５ ＭＰａ），初撑保证阀即自动 动作，持续地以管路工作压力（或来自其 它高压管路）使支架初撑，直至立柱下腔 压力高于管路压力才停止初撑。第二种为 定值初撑保证系统，它是在第一种系统的
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５ 、建议
平煤集团作为新中国开发建设的第一 个大型矿区、国家规划建设的十三家大型 煤炭基地之一、铁道部拟建的全国十大煤 运通道之一，煤炭资源丰富，生产规模庞 大，资金实力雄厚，与海尔有着一定的相 似之处。笔者认为，在中国具体的国情及 当前物流状况下，平煤集团可借鉴海尔模 式，成立相对独立的物流部门，为公司提 供相对专业化的物流服务。随着社会经济 环境的发展和自身规模的扩张，可把自己 的物流部门逐渐培育成为专业化的第三方
保证和提高初撑力，目前主要从以下 几方面达到：首先是提高额定的初撑力， 如提高泵站压力，加大支柱直径等。其次 是改善现有液压系统的流体力学性能，如 加大管路和阀的通径，加大泵的流量。最 后，也是目前最有效而主动的方法是研究 新的液压系统，如初撑保证系统，电液自 动控制系统等。
１ 、国内外研究现状
目前世界各主要产煤国家都在积极研 究支架初撑力对顶板支护效果的影响，寻 求保证和提高初撑力的途径。英国、联邦 德国等都已普遍提高了泵站压力，加大支 柱直径，改善了泵站及液压管路系统，从 而使支架初撑力成倍地提高。八十年代以 来，世界各国已研制成了各种保证初撑力 的液压系统，并已逐步推广使用。我国对 支架初撑力问题也作了许多井下观测研究， 并研制成功了国产的初撑力保证阀。
在多架同时操作的现象，另外支架操作时 实际停留时间不足，液压阀及管路系统泄 漏的沿程阻力损失，以及立柱在闭锁承载 阶段的弹性可缩量等原因，实际初撑力均 低于额定初撑力。观测表明，一般仅达额 定初撑力的 ４０～９５％ 。
（３）支架的初撑力对于顶板下沉、端 面顶板破碎度、煤壁片帮以及支架的防倒 防滑都有重要的影响。
３、实际效果和适用性评价
综采工作面支架工作时受煤层的埋藏 深度、围岩的性质、煤层的厚度、煤层 的倾角、煤质的硬度等许多因素影响， 所以每个综采工作面对支架的性能要求都 有所不同，那么上述提高液压支架初撑
力的多方面途径，不可能适应所有综采 工作面液压支架的设计，所以提高液压支 架初撑力的途径必须和回采工作面的实际 条件结合起来，才能达到最优的实际效果。 淮北煤矿使用综采液压支架的额定工作压 力为 ２０～３１．５ＭＰａ，当实际工作压力大于 ３０ＭＰａ 时，管路故障明显增多，所以必须 加大管路强度级别。加大立柱缸直径必须 加大支架总体设计尺寸和重量。初撑力保 证系统从原理上来说是很好的途径，但初 撑力保证阀本身就是一个较复杂的元件， 它的使用给综采工作面支架液压系统的可 靠、稳定性带来了很大的负面影响。而自 动控制系统本身就是复杂的，它的操作、 维护技术都有很高的要求，所以它不适宜 在淮北中小型煤矿使用。
２．１ 提高泵站压力 我国早期研制的液压支架用泵站压力 一般为 １０～２０ＭＰａ，支柱调定压力为 ３５～ ５ ０ Ｍ Ｐ ａ ，初撑比（初撑力与工作阻力之 比）仅为 ３０～５０％ 。近几年来由于高压 泵站、阀及管路附件的研制成功，泵站
压力提高到 ３ ０ ～３ ５ Ｍ Ｐ ａ ，初撑比可达 ６０～８０％。但目前由于结构及密封元件等 限制，再提高泵站压力是不合理的。
支架型号 立柱形式 初撑力 工作阻力 推 ／ 拉力 立柱 ／ 推移 对底板比压
（Ｋ Ｎ ） （Ｋ Ｎ ） （Ｋ Ｎ ） 阀 流 量 （Ｍ Ｐ а）
ＺＹ３５Ｂ －１７／３５
机械加长杆 ３１４０
４０００
１００／２３０ （ｌ／ｍｉｎ）
１２５／１２５
１．８６
ＺＹ４６００ 双伸缩 －１８／３８
３８６６ ４６００
国内外关于液压支架初撑力对于顶板 控制方面的观测研究结果，主要可归纳为 以下几点：
（１）初撑力是加权平均实测阻力和循 环未阻力的主要影响因素。提高初撑力， 即提高初撑力与工作阻力之比，从而缩短 了从初撑力至工作阻力的增阻阶段。相应 地提高了平均阻力，从而改善了对顶板总
的支撑效果。 （２）由于综采工作面内不可避免地存
物流公司，向宝供模式看齐，作为自己新 的经济增长点，进一步增强自己的盈利能 力。
参考文献 ［１］ 龚关，马云东．基于多层 Ｃ／Ｓ 模式的矿 山物资供应管理系统．辽宁工程技术大学 学报．２００３：２２：１５１－１５３ ［２］ 欧新黔．认真落实科学发展观 努力推 进我国现代物流业持续快速健康发展． ２００５．９ ［３］ 丁俊发．全国物流行业协会携手共进 为中国物流业发展添砖加瓦．帝依物流信 息网．２００５．８ ［４］ 杨永恒，王永贵，尹琪．浅析第三方物 流的战略动机及其选择模型．外国经济与 管理．２００３．４ ［５］ 各部委会诊中国物流业．锦程物流网． ２００５．１０ 作者简介 龚关（ １ ９ ７ ９ － ） ，硕士，助教，物流管理 （研究方向）。
淮北扬庄煤矿回采ш ５１４ 工作面（典 型“三软”），前七个月用 ＺＹ３５Ｂ（改）型 液压支架回采，平均月产仅２．２５万吨，被迫中 途拆除。改用北京开采所专为淮北 ５ 煤 （“三软”）设计的 ＺＹ４６００ 型液压支架回采 后，平均月产都在１０万吨左右。两种液压支 架的技术性能如表所示。同一工作面、同 等条件下产生的两种截然不同的效果显而 易见。从表中可以看两种液压支架的初撑 力相差并不是很大，关键的 ＺＹ４６００ 型液 压支架提高了供液流量、减少了对地板的 比压，使支架支撑顶板时能快速增阻达到 初撑力，快速移架减少了空顶时间，破碎 顶板得到了很好的控制，提高了回采推进 速度，减少煤帮压力，“片帮”也就没有了， 从而形成有利于综采高产的良性循环。
综采工作面液压支架
提高初撑力的途径与效果
张 林 １ 黄家正 ２ １ ，淮北矿业集团公司机械总厂； ２，淮北矿业集团公司杨庄煤矿
摘要 文章根据目前国内外对液压支架初撑力认 识程度， 归纳总结了初撑力对控制工作面 顶板的作用及其提高的方法， 并辩证地分 析了支架初撑力对综采产量的影响。 关键词 液压支架； 初撑力； 提高； 效果
浏览器部分包括客户管理、订单管 理、财务管理、运输管理、仓储管理、装 卸管理和加工管理等子系统。这些管理功 能的实现可以通过浏览网上的实时动态信 息，向 Ｗｅｂ 服务器提出数据录入、查询、 修改、删除、统计等请求，Ｗｅｂ 服务器在 获得这些请求后，将它们交给后端的 ＣＧＩ 程序来对数据进行处理。该 ＣＧＩ 接口负责
（４）提高液压支架的初撑力与工作阻 力之比，可以更好地发挥支架支撑控制顶 板的潜力，为减轻支架重量提供了可能性。
（５）不同类型的直接顶板对初撑力的 大小有不同的要求。通过矿压观测，可以 确定一个临界值。一般来说，对于中等稳 定以下的顶板，围岩系统的刚度低，增阻 特性曲线平缓，所以应尽可能提高初撑 力；相反，对于某些难冒和稳定顶板，适 当减少初撑力可能会有利于顶板在采空区 的冒落。
综采工作面液压支架在升起支护顶板 时，其立柱下腔液体压力达到泵站压力时 支架对顶板所产生的初始支护力为支架初 撑力。它的作用是保证支架的稳定；阻止 或限制直接顶的下沉离层和破碎；使支架 上下方的垫层如矸石、浮煤等压缩，加强 支撑系统刚度；提高支架对顶板的实际支 撑能力，从而有效地管理顶板。因此，初 撑力是综采工作面液压支架最重要的技术 指标之一。
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中国科技信息 ２００６ 年第 ８ 期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ａｐｒ．２００６
基础上增加了一个定压阀，即当初撑压 力达到一定值后，初撑保证系统自行切 断，停止初撑。这两种系统在井下使用 中都获得了较好的效果。
２．５ 自动控制系统 在电液控制等系统中，可采用初撑延 时器、压力传感器，使得支架只有初撑到 足够时间或者达到一定压力后才能将讯号 传到相邻支架上。 ２．６ 其它方面 由于支架部件间的铰链摩擦和支柱的 摩擦，支架作用于顶板的实际初撑力小于 由压力表读数计算出来的初撑力。根据国 外测定，一般约损失 １０～１５％，因此减小 铰接摩擦损失也是必须重视的一个因素。 另外，为了方便于观察，目前井下在 液压支架上都要求配有压力指示仪表，如 小型压力表、压力指示器等，这也有助于 操作时控制初撑压力。
１７８／４５３ （ｌ／ｍｉｎ）
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ａ、对用户前端配置要求较高，增加 了总成本；ｂ 、维护、升级困难，费用 高；ｃ 、效率低；ｄ 、不能做到 ７ × ２ ４ 小时不关机模式等。
４．４ 平煤集团物流管理的系统支撑体 系
传统的信息系统主要采用 Ｃ／Ｓ 结构， 由于用户界面不一，不同系统间不易交流， 导致了系统内部门间的“信息孤岛”。另 外，由于不同的信息系统的网络操作平台 不同，网络通信协议各异，制约了信息交 流，妨碍了企业供应链的合理化与最优化。 对于这些问题可以用基于 Ｗｅｂ 技术的网络 管理模式 Ｗ Ｂ Ｍ （Ｗ ｅ ｂ － Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）来解决。
对数据库的连接、读写、访问和控制， 然后数据库又将结果通过 ＣＧＩ 程序送回给 Ｗｅｂ 服务器，最后再由 Ｗｅｂ 服务器将该 访问结果以动态网页形式发送到用户的浏 览器中。
应用基于 Ｂ／Ｓ 模式下的物流管理系 统，集团可以及时地了解到客户对产品的 需求情况，从而为企业的正确决策提供了 保证，而且还可以保证用户订单数量与库 存数量的同时更新，即保证了数据的一致 性，同时提高了公司的信誉，必将带来良 好的经济效益和社会效益。
２．２ 加大支柱直径 加大支柱直径可以提高初撑力，在保 证相同的工作阻力条件下，则可以降低调 定压力，从而提高初撑比。应该提出，由 于阀的结构、密封和寿命等因素，国内外 支架的调定压力值一般都控制在 ３５～５０ ＭＰａ 左右，适当降低调定压力对于阀的寿 命和液压系统的可靠性是有利的。但是加 大支柱直径受材料、结构尺寸、工艺及成 本等因素的限制。目前我国实际使用的支 柱缸径大部分为 １６０～３５０ｍｍ，大采高支 架立柱已采用超过 ４００ｍｍ 的缸径。 ２．３ 提高供液的流量 在液压管路中建立压力的时间取决于 泵的流量和管路内径，也取决于立柱设计 行程的大小。所以当支架接顶后还必须持 续一段时间，管路压力才能增高达到与额 定初撑力相应的值。提高供应液流量就相 应地缩短了支架达到额定初撑力的操作时 间。 ２．４ 初撑力保证系统 综采工作面观测表明，实际初撑力远 远低于泵压的主要原因之一是支架工的操 作停留时间不够。为了避免支架工操作停 留，保证移架速度和达到足够的初撑力， 目前世界上主要研制成两种初撑保证系 统： 第一种为持续初撑力保证系统，其特 点是当支架达到自动初撑的起动压力后 （一般为 ６～１５ ＭＰａ），初撑保证阀即自动 动作，持续地以管路工作压力（或来自其 它高压管路）使支架初撑，直至立柱下腔 压力高于管路压力才停止初撑。第二种为 定值初撑保证系统，它是在第一种系统的
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５ 、建议
平煤集团作为新中国开发建设的第一 个大型矿区、国家规划建设的十三家大型 煤炭基地之一、铁道部拟建的全国十大煤 运通道之一，煤炭资源丰富，生产规模庞 大，资金实力雄厚，与海尔有着一定的相 似之处。笔者认为，在中国具体的国情及 当前物流状况下，平煤集团可借鉴海尔模 式，成立相对独立的物流部门，为公司提 供相对专业化的物流服务。随着社会经济 环境的发展和自身规模的扩张，可把自己 的物流部门逐渐培育成为专业化的第三方