1、附录 A 译文 液压支架自动化成功的途径 1. 摘要 第一架液压顶板支护在 20 世纪 50 年代内安装在了地下，并且自那以后随着机械工程的发展已经从许多方面完善了支架。然而，顶板支护机械设计、水力工程学和电子学这三个主要领域的进步最终在支架运用 35 年后实现了自动化，并且已经普及当前。 顶板支护自动化的历史介入了高技术工程学的连续综合化。将来有进一步的可能性是它们结合在一起为最终实现无人操作的新面貌提供一个可能的思想。 2. 介绍 大约 35 年前，一个变化发生在了煤炭行业，事后看来，它为煤炭产业从高劳动力密集场所演变成今天铺平了道路。这个变化便是液压顶板支护的引入。 第一代支架，采用简单
2、的液压阀控制，一开始就突飞猛进的发展，为改善工作场所的安全性和提高生产力作出了贡献。相对支柱和气压计的用途，支护顶板的活动“实际上被自动化”，以后为获得更大自由度的挑战就要落在顶板支护设计师的肩膀上了。 结果，许多改进发生在了结构和环境机械工程以及使用水为基础的流体可靠操作的液压系统的发展领域。这被改进的工程学，加上采矿工程师们总结出不同类型岩石层适合什 么样的支架安装型式的经验，知识在不断丰富，机械结构的强度也在提高。 早在 1967 年，英国煤矿就试验使用电子控制支架，并且第一套遥控长壁采煤系统被用于地下。不幸地是，无论在顶板支护还是今天的电子技术，不只是效率就能提供必需的成功。 掩护式支
3、架的发展与改善后的阀材料和流体的可及性以及“芯片”电子技术相符了。那是随着掩护式支架为电液压系统的应用提供了理想的环境后，促使自动化成功的发展因素的结合。 今天，这些技术的进步，与微处理器的引入一起，为煤炭行业提供了极端可靠，灵活和高效率的系统。 自动化的顶板支护不再是设计 师的梦想，而是真实的，每天运作的现实。 现代顶板支护的前身是木制的坑柱。所以，在 20 世纪 50 年代中期，第一架支架被设计出来时，这些仅仅是已知的技术的延伸。 在第一架垛式支架中， 带有 728英寸长镗孔的液压油缸垂直放于箱体内作为基底，顶梁是一对工字梁。固定在底部的液压缸起到为刮板输送机提供传动力和驱动支架上升的作用
4、。 今天的用户能很容易知道垛式支架的很多缺陷，这些缺陷有的还没设计出来，有的可能被忽略掉了。尽管如此，相对坑柱和气压计的老方法，第一代支架向前迈了很大的一步，在安全和生产率方面做了真正的贡献。 在第一次发展后，进步就更快了。一个主要的需求是为地面操作人员提供更安全的运输方式。这就需要根据它们的支架顶梁和底版增加前柱或换成四柱。这会大大改善顶梁的控制性能。 到 20 世纪 60 年代早期，这些相互联系的支架装载容量达到了 180 吨，被直接用于改进制造和液压技术，即便在地下使用仍被限制在 1.5 米的煤层厚度。 随着对获取更高煤 层的需求，长壁采煤也遍及了全球。这也进一步导致对支架的装载输送容积
5、的要求更高了。紧接着在 1968 年引进了底版牢固的垛式支架。第二代支架能满足 720 吨的容量，而且可以在 3 米厚的煤层中工作。 掩护式支架是在 20 世纪 70 年代涌现的，最早的两柱式掩护梁设计在德国被广泛使用，并被引进到美国和南非。掩护式支架的效率低，但能承受很高的载荷。 双纽线设计是在 20 世纪 70 年代后期引进的。掩护式支架要求在设计原理上从根本改变。机械连接除抵抗垂直方向变形外，还有岩层侧面的力。它提供了更有效可靠的支架，它的粗壮使它成功地应用在煤 层中的长壁系统中，这在以前是不可能的。例如，在新南威尔士和澳大利亚那极端困难的条件下以及在英国更易破裂的顶板下。 现代掩护式支
6、架的效率为自动化的成功应用提供了合适的环境。 在美国更侧重于结构的掩护式支架是两柱设计，这种设计是许多自动化发展的主要平台，也是目前可使用的。 这种结构正被引入英国和澳大利亚，而且在未来很长一段时间内将处于顶梁支护自动化发展的最前线。 3. 20 世纪 80 年代后的液压支架 顶梁支护系统使用大量的液体装满整个系统，以弥补泄露量和其他流动损耗。此经济因素和其他如火灾和运输大量液体方面的问题带来了以水为基础的液压支护系统。 以水为基础的液压技术的应用已经在工程学上占据了一个领域，顶梁支护生产者们真正利用了这项技术，甚至现在，有很少的工业液压技术设施生产者的文件夹里包含可与流体配套使用的产品。 最
7、早期的顶板支护系统使用的是根本不复杂的密封和阀门技术。简单的开关阀和带有一系列包装的皮带密封是最好的，可在比 7Mpa 高的压力下工作。 工程师们很快意识到为了发挥集中力的作用，需要特殊的阀齿轮 确保立柱有足够的支撑度，简化操作方法。之后为了保障工作环境和设备的安全性，方便工作人员操作，单向阀、排出阀和选择活门便应运而生了。一直以来，制造商使用软硬不同的各种各样的材料，开发了不同的阀门座形式阀门密封技术在慢慢地得到改善。 随着生产厂家逐渐使用各种硬度的橡胶和橡胶织品综合的橡胶材料时，支柱和密封技术就迅速地发生了变化。 坚持不懈的工程师们梦想成真是最终的制动楔软管的发展，它们很快几乎普遍替代了螺
8、纹联接。 流体技术也是制造问题的一个领域。开始时有乳化油和水。但从来没有想过的是，混合使用的水可能有许多潜在 的灾难性影响。坚硬太大、太小、金属盐和细菌破坏了水或油形成的乳化液。造成分离物， 熔渣、过滤器堵塞。最终使设备出现了严重的问题。 例外地，在乳化液里含有高水平可变的流体百分比导致了分离物和熔渣，低强度在阀门齿轮和圆筒之内导致了严重腐蚀。 流体逐渐改善 ,英国煤矿对 Spec.18 和 Spec.19 水的公认让流体的发展明确达到了混合水的硬度。 微量的垃圾制造的流体污染在地下依然是一个问题。相对而言，最近又有了新的突破。过滤器堵塞，旁路被接受曾经是实际情形。结果是旁通阀，在泵上的极端磨损，卸荷阀等。
