水液压技术的使用可有效解决乳化液带来的环境污染问题。以水替代液压油、乳化液可实现安全、环保及低成本运行,“密封、润滑、锈蚀”是水液压的主要研究内容。在“静态水液压”技术基础上,对煤矿井下单体液压支柱进行改进,设计一种能实现动态密封与润滑的“油水分离”式纯水介质橡胶活塞单体液压支柱。通过设计异形密封结构、储油体及油水分离纤维布,实现“油水分离”技术措施,保证偶副的灵活和减摩,实现“密封—润滑”,并达到更好的使用性能。

液压支架在工作过程中出现的乳化液泄露会对土壤和水体造成严重污染,纯水介质的液压系统成为了未来的发展方向。本文现有纯水液压系统技术在实际应用中存在的问题进行了分析,重点研究了纯水高压泵的设计和超纯水制备的工艺流程,成功解决了纯水高压泵难以在井下实际应用以及综采工作面超纯水制备困难等关键问题。充分发挥了超纯水介质污染小、成本低的优点,为我国“绿色矿山”的建设做出贡献。

介绍了纯水介质液压支架系统项目实施的背景及重大意义,并基于纯水与乳化液的理化特性对比分析了纯水介质液压支架系统项目实施的技术难点。阐述了用“纯水替代传统乳化液”的具体方案,并从增强纯水电阻率、材料选择及防腐处理方面提出了对应的优化措施。通过在国能神东煤炭集团有限责任公司锦界煤矿建立纯水支架履历表,总结分析了记录期间纯水支架各油缸及反冲洗装置的更换情况,并在此基础上估算出了各油缸及反冲洗装置的正常使用周期。最后指出,采取在综采工作面巷道位置处加设一套EDI系统、进一步缩短管路的敷设距离、继续研发密封性更佳的管路材料和在工作面机头、中部及机尾支架处分别设置多个水质监测点、对水质进行实时监测等措施是未来完善纯水介质项目液压支架系统项目的发展趋势。

为了研制一款适用于纯水介质的双向液压锁,针对纯水介质带来的气蚀破坏,从流场控制的角度出发,设计出3种结构改进方案,并运用CFD技术对各阀道在不同阀口开度条件下的气穴现象进行仿真,从而得出各阀道在抑制气穴方面的性能水平。为保证研究的可靠性,搭建纯水介质双向液压锁实验台进行实验验证。研究结果表明:阀口结构的优化设计对于抑制气穴具有明显效果,其中改进方案1在4种阀道结构中具有最好的防气穴能力,防气穴水平相较于传统阀道结构提高了约50%,使气穴现象得到极大抑制,降低了双向液压锁的气蚀破坏。

针对大采高纯水介质液压支架油缸的密封问题,设计了一种新型蕾形组合密封结构,并且建立了其理论分析模型。通过设置不同的直径间隙以及不同的压力载荷值,进行仿真分析,得出其不同直径间隙和不同压力载荷下的最大接触应力值。通过对比分析,得出了当直径间隙为0.55 mm时,其密封性能达到最佳,且在相同直径间隙不同压力载荷下其最大接触应力随着载荷压力的增大逐渐增大,而最大接触应力点在密封体与内外环体相接触的位置。

为推动煤炭安全、高效、绿色开采的发展,加快纯水液压技术在工作面的推广应用,在分析国内外纯水液压技术的技术现状和发展趋势基础上,采用科学试验和工程应用相结合的方法,研制了国内首套纯水介质大流量柱塞泵。重点解决了5个方面的关键技术难题:即高强度抗腐耐蚀材料、纯水介质吸排液阀可靠性技术、纯水介质高压密封技术、高强度高耐磨性陶瓷柱塞技术、大流量泵阀故障诊断技术。研制的纯水介质BRW(630/40)型柱塞泵成套应用于国家能源集团神

介绍了国内外单体液压支柱的现状及发展分析了矿用单体液压支柱面临的环保问题及对策指出由于传统矿用单体液压支柱存在的污染环境等问题必将被纯水工作介质的新型单体液压支柱所取代。