液壓支架用液現狀及發展趨勢

任玉飛

中國石化潤滑油有限公司上海研究院

我國能源礦產的基本國情是“富煤、貧油、少氣”，根據自然資源部發布的《中國礦產資源報告2022》顯示：2021年，我國煤炭儲量為2 078.85億t[1]。同時，煤炭在我國的一次能源結構中具有重要地位。根據國家統計局2022年2月28日發布的《中華人民共和國2021年國民經濟和社會發展統計公報》數據顯示：2021年，全國原煤產量為41.3億t，煤炭消費量占能源消費總量的56.0%?！笆奈濉奔敖窈蟾L時期，我國經濟發展對能源需求將保持增長趨勢，油氣對外依存度較高，新能源不夠穩定，以煤為主的能源結構短期內難以根本改變。煤炭為經濟發展和民生用能提供了堅實可靠保障，其在能源安全穩定供應中的“壓艙石”不可替代。

我國煤炭開采設備以綜合采掘設備為核心，主要包括：液壓支架、掘進機、采煤機和刮板運輸機，合稱“三機一架”，在一個采煤工作面中，一般有百余臺液壓支架、一臺掘進機、一臺采煤機和一臺刮板輸送機。液壓支架作為綜合機械化采煤必不可少的組成單元，其工作性能會直接影響煤礦的生產效率和安全。而液壓支架的支撐、推溜、移動、升降以及過載保護等動作的實現都需要借助液壓支架用液，故液壓支架用液又被稱為液壓支架系統的“血液”。

準入規則

液壓支架用液目前普遍為液壓支架用濃縮液或液壓支架用乳化油配制的高含水液壓液。根據國家礦山安全監察局發布的《執行安全標志管理的礦用產品目錄》顯示，液壓支架用濃縮液或液壓支架用乳化油是作為難燃液的一種納入安全標志管理。因此液壓支架用濃縮液或液壓支架用乳化油只有通過國家礦用產品安全標志中心的相關技術審查、產品抽樣檢驗、現場評審（包括原材料、生產、采購、資質、相關程序作業文件審查）等諸多程序認證，取得“礦用產品安全標志證書”后，才能進入煤礦井下使用[2]。

執行標準

目前液壓支架用濃縮液或液壓支架用乳化油執行煤炭行業標準MT/T 76—2011《液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液》，該標準規定了液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液的范圍、技術要求、試驗方法、包裝、運輸、貯存、人工硬水配制要求等。具體技術要求見表1。為保證產品在煤礦的安全應用，該標準提出了近20項苛刻的技術要求。MT/T 76—2011原為強制執行標準，根據安監總煤裝（2017）125號和《關于印發強制性標準整合精簡結論的通知》（國標委綜合函[2017]4號），自2017年11月10日起，該標準轉化為推薦性標準。

表1 液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液的技術要求

根 據 MT/T 76—2011標 準，可以按高含水液壓液的類型將產品分為乳化油和濃縮液兩大類（出廠時均為濃縮狀態）。每類產品又可以按適用水質的最高硬度再分成8個等級，分別為5、10、15、20、25、30、35、40[3]。40 級產品除部分特殊高礦化度煤礦外，基本能夠覆蓋國內煤礦的使用要求。

市場現狀和使用中的常見問題及解決辦法

市場現狀

目前，國內液壓支架用濃縮液和液壓支架用乳化油生產企業共有115家（通過國家礦用產品安全標志中心網站查詢統計結果），在國家礦用產品安全標志中心認證個數為液壓支架用濃縮液351個，液壓支架用乳化油324個，平均每家在國家礦用產品安全標志中心認證型號為5.8個。液壓支架用濃縮液認證個數要多于液壓支架用乳化油，液壓支架用濃縮液已逐步占據市場的主導地位。少數煤礦因使用習慣及歷史原因仍傾向使用液壓支架用乳化油。產品生產企業絕大多數都是國內企業，國外供應商只有少數幾家。

市場主要集中在山西、陜西、貴州、河南、新疆、內蒙、安徽等產煤大省，市場競爭激烈。產品的抗硬水能力主要集中在10～20級，目前適用水質硬度最高等級的產品為40級。常見推薦使用濃度為4%和5%，以5%為主[4]。

使用中常見問題及解決辦法

目前，液壓支架用液使用中常見問題主要是液壓支架系統發生銹蝕以及液壓支架過濾系統發生堵塞。

液壓支架系統發生銹蝕的主要原因有：

◇產品實際使用濃度低于產品規定使用濃度，從而無法有效發揮產品的防銹性能；

◇產品配液用水主要是礦井水，水質不穩定或水處理設備未發揮作用，導致配液用水水質發生變化。

液壓支架過濾系統發生堵塞的主要原因有：

◇配液用水中有顆粒狀或絮狀等雜質；

◇產品實際使用濃度低于產品規定使用濃度，導致在用液穩定性不佳，不能有效發揮產品的抗硬水性能；

◇液壓支架液循環系統密封不好，有煤灰等雜質混入；

◇產品配液用水水質發生變化。

上述問題的解決辦法如下：

◇針對產品使用濃度低于規定使用濃度，導致在用液穩定性不佳，不能有效發揮產品防銹性能和抗硬水性能的問題。建議在使用中嚴格要求配液人員必須按照規定使用濃度控制在用液濃度，使用折光儀定期做好配液濃度監測，每班均專人負責，并安排人員進行不定期檢查。注意不同廠家或者不同型號產品在相同濃度下折光讀數可能不同，需按廠家實際推薦執行[5]；

◇針對產品配液用水水質發生變化導致液壓支架系統發生銹蝕或堵塞的問題。建議采用相對穩定的水源并做好水質的定期檢測，同時定期檢查維護水處理設備，若有變化及時取現場配液用水與產品進行適應性驗證，若按MT/T 76—2011標準驗證出現穩定性或防銹性等不合格問題，可提高驗證濃度或加強水質處理或重新選擇產品與水質進行適應性驗證，以滿足實際使用要求；

◇針對配液用水中有雜質，導致液壓支架過濾系統發生堵塞的問題，建議加強對配液用水的處理或更換配液用水來源；

◇針對液壓支架液循環系統密封不好，有雜質混入，導致液壓支架過濾系統發生堵塞的問題，建議每班均專人負責檢查泵站液箱等是否密閉，并定期清洗，避免煤粉及其他雜質進入液箱，從而造成液壓支架過濾系統發生堵塞。

發展趨勢或探索

隨著煤礦數字化智能化建設向縱深推進，智能化采掘工作面將保持持續快速增長。據中國煤炭工業協會統計，2021年全行業已建成813個智能化采掘工作面，同比2020年大幅增加64.6%。隨著智能化采掘工作面的快速增長，井工煤礦電液控制液壓支架快速應用成為必然趨勢。相比老式普通液壓支架，電液控制液壓支架提高了自動化性能，工作面生產效率大大提高。同時，電液控制液壓支架的過濾精度相比傳統液壓支架有顯著提高，達到25 μm[6]。其對液壓支架用液在過濾性和穩定性等方面有更高的要求，故未來穩定性好、過濾性佳的液壓支架用液產品使用比例將越來越大。

隨著環保問題越來越受到人們的關注，對環境友好的液壓支架用液也是未來的發展方向之一。

此外，從公開報道來看，目前有嘗試通過設備升級，使用純水（水經過多級凈化處理）代替傳統液壓支架用液以及作為“三機”的動力源，解決井下開采污染難題。主要采取兩方面措施：

◇利用純水不產生電解質腐蝕以及不導電的特性。將水中的導電離子、雜質等去除，從而將普通水變為純水作為液壓支架工作介質，以解決液壓元件生銹的問題。

◇選用自潤滑和耐腐蝕材料，并對材料進行耐磨性和抗蝕性等方面的改進。

目前已有三套純水介質液壓系統在國家能源集團神東公司應用，另有一套2022年7月31日已交付山西忻州神達大橋溝煤業。該嘗試為后續液壓支架用液及其他礦用潤滑油產品的發展帶來了很大的不確定性，需保持關注。

結論

☆液壓支架用液作為液壓支架系統的“血液”，其市場準入和技術要求均非常嚴格。

☆目前，產品生產企業絕大多數都是國內企業，國外供應商只有少數幾家。液壓支架用濃縮液已逐步占據市場的主導地位。對于液壓支架用液使用中存在的問題，需及時解決，避免發生安全事故。

☆未來需重點關注產品的穩定性、過濾性、環保性及純水液壓系統等新的技術動態。