周二早上八点，我跟着省能源局的专家检查组到了红柳煤矿。

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红柳煤矿位于陕西榆林，设计产能500万吨，主采4-2煤层，煤层厚度4.2到6.5米，采用综采放顶煤工艺。2024年，该矿完成了智能化改造，上了郑煤机ZE07电液控制系统，170架中间架全部实现自动跟机。

按理说，这样的装备水平，初撑力达标不应该是个问题。

可昨天的专项抽查报告把我吓了一跳——红柳煤矿13101工作面，液压支架初撑力一次达标率只有58%，远低于省里要求的95%。

检查组的老方是这方面的老专家了，在井下摸爬滚打三十年，什么场面没见过。他站在13101工作面运输巷的集控室里，调出了上个月的初撑力统计曲线。


"你看这里，"他指着屏幕上密密麻麻的数据点，"每次移架之后，立柱下腔压力稳定在24MPa以上的比例，刚过一半。有将近四成的支架，初撑之后压力就掉到20MPa以下，甚至还有几架掉到过15MPa。"

15MPa是什么概念？

按照《煤矿安全规程》和MT/T 556-2021《液压支架设计规范》的要求，综采工作面液压支架的初撑力不应低于额定工作阻力的80%。红柳煤矿用的ZY12000/25/50D型液压支架，额定工作阻力是12000kN，换算成压力值，大约是31.5MPa（按立柱缸径320mm计算）。

也就是说，24MPa只相当于额定工作阻力的76%——连80%的门槛都没摸到。

"你们平时怎么测初撑力？"老方问身边的综采队长韩建设。

韩队长是个实在人，挠了挠头："就……升柱之后看压力表呗。压力表显示24MPa以上就算达标，不够就再补压。"

"可问题就在这儿，"老方把手里的记录本往桌上一放，"压力表显示24MPa，支架真的达到24MPa了吗？"

初撑力不够，问题出在哪？
我跟着老方和韩队长从运输巷走进了工作面。

13101工作面已经推进了320米，采高4.8米，放煤高度1.5米左右。170架液压支架整齐排列，顶梁紧贴顶板，看起来支护状态还不错。

老方随机挑了一架——第87架，让跟班支架工现场操作一次移架给我看。

支架工小周是个二十出头的小伙子，操作熟练，三下五除二就完成了降柱、移架、升柱的动作。升柱之后，压力表指针稳稳地停在了24.5MPa的位置。

"24.5MPa，达标了。"小周说。

老方没说话，从工具包里掏出一个便携式压力传感器，接到第87架立柱的压力井上，读取了另一个数据——

22.3MPa。

差了2.2MPa。

"看到了吗？"老方转头看着韩队长，"你压力表读的是24.5MPa，实际立柱压力只有22.3MPa。这两兆帕的差距，就是管路沿程损失。"

小周愣住了。

老方走到液压支架的供液管路旁边，指着那条粗粗的高压胶管："泵站供液压力31.5MPa，乳化液从泵站出来，经过主进液管、分流器、支架进液阀、立柱缸……这一路上，每过一个弯头、每一个阀口，都要损失一点压力。100米管路下来，损失个0.8到1.2MPa很正常；再经过换向阀、过滤器、双向锁这些阀件，又要损失0.5到1.0MPa。"

"所以泵站压力31.5MPa，到了立柱这儿，可能只剩28到29MPa？"小周问。

"理论上是这样，但实际操作中，损失可能更大。"老方说，"你们这工作面，主进液管直径是DN25，分流器到每架支架的支管直径是DN20，接口多了，流速变化的地方就多，压力损失也就越大。"

我翻开便携式记录仪的数据，刚才那次移架，系统记录的压力曲线清晰地显示了压力建立的过程：升柱开始后10秒，立柱下腔压力快速上升到24MPa；可15秒之后，压力曲线出现了一个小幅回落，最终稳定在22.3MPa。

"这个压力回落是怎么回事？"我问老方。

"密封件泄漏。"老方指了指立柱缸体，"立柱密封件用久了，弹性下降，密封效果变差。升柱的时候压力能打上去，可一旦停止供液，压力就会慢慢渗漏。24MPa站不住，原因就在这儿。"

沿程损失这笔账，到底怎么算？
从工作面出来，老方把我和韩队长叫到了材料巷的角落里。

"老韩，你知道初撑力不达标意味着什么吗？"

韩队长摇了摇头。

"顶板控制不住。"老方的声音沉了下来，"液压支架的初撑力是干什么的？是让支架尽快进入恒阻工作状态，减缓顶板自然下沉的速度。初撑力不够，顶板就会在支架还没站稳的时候就开始下沉，等到压力显现剧烈的时候，支架已经失去了最佳的工作时机。"

他从地上捡了一根粉笔，在巷道底板上画了一个公式：

F初 = P × S × η

"这个公式是初撑力的计算公式。F初是初撑力，P是立柱下腔压力，S是立柱有效承压面积，η是支架状态系数——考虑立柱倾斜角度、顶梁受力不均等实际情况的综合系数。"

"红柳煤矿用的ZY12000/25/50D支架，立柱缸径320mm，活塞杆直径220mm。立柱升起时，有效承压面积就是活塞的外圆面积——"

他在地上划拉了几下："π乘以0.16的平方再除以4，约等于0.02平方米，也就是200平方厘米。"

"所以31.5MPa乘以200平方厘米，等于6300kN？"我试着算了一下。

"对，这是额定初撑力。可你实际能打到的压力只有22到24MPa，换算下来，初撑力只有4400到4800kN，离6300kN差远了。"

韩队长的脸一下子拉了下来。

"这还不是最要命的。"老方继续说，"初撑力不足的支架，在顶板来压的时候，安全性更成问题。你们看这个——"

他又画了一个公式：

q = F / (L × B)

"q是支架对顶板的支护强度，F是支架工作阻力，L是支架中心距（一般1.5米），B是顶梁宽度（一般1.25米）。ZY12000支架的顶梁宽度是1.43米，中心距1.75米，额定支护强度是0.88MPa。"

"可如果初撑力只有额定值的70%，支护强度就只有0.62MPa。而4-2煤层上方的基本顶是K4砂岩，周期来压步距大概15到20米，来压强度系数1.3到1.5。换算下来，顶板来压时需要的支护强度至少是0.8到0.9MPa。"

"差得不是一星半点。"韩队长低声说。

整改方案，三管齐下
中午在食堂吃饭的时候，韩队长一直在打电话联系人。

下午两点，矿总工程师赵建平赶到了现场。他是采矿工程专业出身，在井下摸爬滚打了二十多年，处理顶板问题很有一套。

"初撑力不达标这事，不是一天两天了。"赵总工叹了口气，"我们也不是不想解决，可设备老化、系统复杂、检修人员不足……各种原因凑在一起，整改难度不小。"

老方点了点头："原因我理解。但问题摆在这儿，不解决不行。我给你提三个方向的建议，你看看哪个最合适。"

他翻开笔记本，一项一项说：

方案一：增加泵站压力

"最直接的办法是把泵站压力从31.5MPa提高到33到34MPa。多出来的压力，可以补偿沿程损失和密封泄漏。"

"但这办法有风险。"赵总工接话，"泵站压力提高，对管路、阀件、密封件的承压能力都是考验。咱们这套郑煤机系统，额定压力就是31.5MPa，超压运行可能导致密封件损坏、阀件卡滞，反而增加故障率。"

"所以这个方案只能短期应急，不能长期用。"老方承认。

方案二：优化供液管路布局

"第二个思路是减少沿程损失。具体做法是把主进液管从DN25换成DN32，减少流速；同时在三通、分流器这些位置加装压力补偿阀，让每架支架的供液压力更均匀。"

"这个方案效果能有多少？"韩队长问。

"沿程损失能降低40%到50%。"老方回答，"从24MPa提升到26到27MPa，问题不大。"

"成本呢？"

"材料加人工，大概40万左右。工程量不大，但需要停产两天，影响产量。"

方案三：电液控制系统升级

"第三个方案，也是最彻底的方案——升级电液控制系统的初撑力自动补压功能。"

老方指着工作面头的集控主控箱："郑煤机ZE07系统本身有这个功能，只是你们没启用。原理很简单：当立柱压力传感器检测到压力低于设定值时，系统自动打开补压阀，继续向立柱供液，直到压力达到设定值为止。"

"你们现在的设定值是多少？"老方问。

韩队长翻出系统参数表："泵压的80%，也就是25.2MPa。"

"泵压80%？难怪达标率只有58%。"老方摇了摇头，"泵压25.2MPa，考虑到沿程损失和密封泄漏，实际能打到立柱的可能只有22到23MPa。设定值本身就是错的。"

"那应该设多少？"

"按立柱实际能承受的压力来设，而不是按泵站压力。"老方说，"考虑到最不利的工况——沿程损失1.5MPa、密封泄漏0.5MPa、压力传感器误差0.3MPa——实际压力可能比泵站压力低2.3MPa。泵站31.5MPa，实际只能打到29MPa左右。所以初撑力设定值设到28MPa比较合理，预留1MPa的安全裕度。"

"另外，"老方补充道，"系统还要设置补压时间——升柱之后，如果压力在15秒内达不到28MPa，说明系统有问题，要及时报警、停机检查，不能让支架带病工作。"

整改之后，达标率从58%提到了多少？
整改工作从周四开始。

矿上先停了13101工作面的生产，组织检修班更换了主进液管——从DN25换成DN32，同时在三通位置加装了压力补偿阀。管路改造花了一天半，影响产量约8000吨。

然后是电液控制系统的参数调整。厂家工程师到场，把初撑力设定值从泵压的80%改成了28MPa，同时启用了自动补压功能，补压超时报警时间设为15秒。

最后，老方要求矿上把每天的初撑力数据导出分析，形成日报。每架支架的初撑力、压力建立时间、补压次数，都要记录在案。

整改完成的第一个完整工作日，老方带着我又下了一次井。

13101工作面第24轮移架循环，所有数据我都记了下来：

• 170架支架，初撑力全部超过28MPa的有163架，达标率95.9%
• 其余7架，有4架是因为立柱密封渗漏被系统自动标记为待检修，有3架是因为供液管路堵塞导致压力偏低
• 压力建立时间全部在12秒以内，没有触发超时报警
韩队长看着屏幕上的数据，脸上终于有了笑容："达标率从58%到95.9%，老方，你这招真管用。"

"别高兴太早。"老方指了指那4架待检修的支架，"密封件老化的问题不解决，初撑力迟早还得掉下来。趁现在备件充足，把这4架的立柱换了。"

"换立柱可是大活儿，"韩队长有些为难，"得停产、拆顶梁、吊装立柱，最快也得三天。"

"三天就三天。"老方语气坚定，"顶板安全的事，不能打折扣。"

出井的时候，天已经黑了。

赵总工站在井口，和老方握了握手："方老师，谢谢您这次指导。回去之后，我们一定按您说的整改，争取把初撑力达标率稳定在98%以上。"

老方点了点头，没说话。

我知道他心里在想什么——初撑力达标的背后，不只是技术问题，更是管理问题。设备状态要抓，操作规范要抓，参数设定要抓，数据监测也要抓。任何一个环节出了问题，都可能让24MPa这道线踩不实。

红柳煤矿的案例说明：初撑力自动达标，不是一套系统就能解决的事。设备、管路、控制逻辑、日常维护，缺了哪一环都不行。

[配图：红柳煤矿13101工作面，驻矿专家老方正在检查液压支架压力传感器]

附：液压支架初撑力达标整改检查清单

根据陕煤红柳煤矿的整改经验，总结以下检查要点：

1. 泵站压力与设定值核对

• 泵站实际压力应比额定压力高2-3MPa（补偿管路损失）
• 初撑力设定值应按"泵站压力-最大沿程损失-安全裕度"计算
• 建议设定值=泵站压力×(1-5%)，且不超过额定工作阻力的90%
2. 管路沿程损失评估


• 测量主进液管、分支管路的实际压力损失
• DN25管路沿程损失约0.8-1.2MPa/100m
• 换向阀、过滤器等阀件损失约0.3-0.5MPa/个
• 损失过大时考虑增大管径或优化布局
3. 电液控制系统功能检查

• 确认初撑力自动补压功能已启用
• 补压超时报警时间建议设为15-20秒
• 压力传感器精度应定期校准（误差≤0.5MPa）
4. 密封件状态监测

• 立柱密封件使用寿命约3-5年（或8000-10000次动作）
• 升柱后压力持续下降超过0.5MPa/h，说明密封渗漏
• 发现渗漏应及时更换，避免带病运行
5. 数据记录与分析

• 每班导出初撑力数据，与标准值比对
• 统计达标率、压力建立时间、补压次数等指标
• 异常数据要追溯原因、跟踪整改