摘要： 为了较系统地介绍远距离供液技术的研究进展，本文对远距离供液技术的发展状况作了较全面的综述。对工作面传统供液方案的缺点进行了分析，并对远距离供液能够解决的主要问题和它们的优点进行了讨论，对超大流量液压动力技术、多泵站并联多级卸荷压力控制技术、乳化液远距离回液中继技术以及工作面液压系统失压自动保护技术等远距离供液中关键技术的研究与应用进行了阐述。对远距离供液系统的发展趋势进行了预测，指出远距离供液系统将从目前“一面一站”到“多个工作面集中供液”，再到“地面泵站”的发展趋势。

关键词：远距离供液；发展趋势；地面泵站多

1.传统工作面供液方案存在的不足

目前，我国煤矿开采中的主要补给形式是流动泵，有些煤矿甚至可以进行远距离补给。二者都有其不足之处：（1）由于煤炭综合开采技术和相关设备的迅速发展，使得综采工作面的采空量呈几何倍数增长，导致煤巷开挖量急剧增加。目前已有的采用移动式泵站或远距离输送方式，均需在每一组泵站上设置一条隧道或一条固定隧洞，造成隧道施工工作量大，隧道施工效率低。（2）如果使用移动式泵站进行供液，由于有大量的车辆，当巷道发生大的变形时，很难进行牵引和运输，并且有很大的安全风险；在工作面进行远距离输送时，在工作面开采完毕后，必须拆除原来的泵站，重新装设新的泵站，装设拆除工作量很大。（3）在目前的供液方案中，无论是移动式泵站，还是远距离运输，都必须选择便于拆卸和安装的橡胶管道，以适应工作面频繁的架设和拆除。因为要考虑到在高压条件下，橡胶管的耐压问题，所以管线的输送通径受到了一定的限制，这就导致在管线输送的过程中，沿程损失增大，导致了泵站的供液品质下降，同时也增加了回液过程中的沿程阻力，导致工作面工作效率下降。（4）为满足一个采区内多个工作面同步开采的要求，矿山企业必须将同类型的装备组合起来，但这些装备组合的使用年限及修复后的复用水平各不相同，而且，为确保各工作面能够稳定连续开采，必然会产生大量的备用装备冗余闲置。

2.远距离供液解决的技术问题

从减少掘进作业量、减少设备安放次数等方面，可以有效地提高矿井的开采效率，降低矿井的生产安全风险；从改善液体供应系统的安装、运行和维修环境，拓宽辅助设备的选择范围，从而达到延长装置寿命和提升系统液体供应品质的目的；并提出了一种新的解决方案，即通过对系统部件的优化配置、扩大装置的应用领域，来提高装置的利用率，节省矿山的设备投资。（1）在相同的固定地点，一整套泵站设备的使用寿命大大提高，使得矿山公司可以在采区总体规划阶段，经过合理的设计和计算，确定泵站机库的位置，而不需要为采区中的各个工作面分别设置设备和相应的固定机库，从而减少了机库挖掘的工作量，降低了挖掘的难度；与此同时，在泵站的位置及环境方面，也有了更大的选择空间，可以通过合理的设计，避免乳化泵站在运转过程中产生的油污、热量、噪音和废气对井下环境造成的影响，从而改善了煤矿工人的工作生产条件。也可以更高标准地建设高端智能化固定泵站，提供更好的运行和检修环境，提高供液系统的稳定性、可靠性。（2）当煤矿需增设或更换用液点时，仅需新建或更换原有用液点即可。该方法可实现对供液系统中大型装备的拆卸、安装、搬运，可简化工作流程、节约人力、物力、提高工作效率，并可减少装备、列车牵引时的安全隐患。（3）因采区中心集中供液系统在一段较长的时期内不会发生任何变化，故可选择较固定不动的钢管作为高压乳化液体输送的运输载体。在通过增加壁厚来解决了高压大管径管线的耐压问题后，能够最大限度地提高输送管线的通径，进而减少沿程压力损失，与此同时，在使用寿命、可维护性和安全性能等各方面，钢管都要比橡胶管优越。能有效提高系统的稳定性，降低因输送事故引起的供液质量下降，延长系统管线的维修和更换周期。

3.远距离供液的关键技术

3.1超大流量液压动力技术

随着智能化泵站控制系统的普及，变频控制与电磁卸荷技术的深度融合，以及高精端传感器的应用和智能诊断功能的日益完善，高压大流量乳化液泵站的整体技术水平在持续提高。针对大采高工况下供液系统出现的“供血不足”，“心律不齐”等问题，我国一家生产企业通过对已有泵站产品的研发与成功应用，运用先进的设计思想与方法，突破了我国第一台高水基、高压力、高流量的乳化泵特有的材料与工艺、大功率传输系统的可靠性、高水基高压大流量泵头脉动、噪声与空穴的预防与控制等技术瓶颈，研制出了国内第一台高达630升/分钟，40 MPa的高水基乳化泵。本项目的创新之处在于：①利用人字轮对传动技术，解决了单边斜齿轮对因轴向分力而导致的支承轴承损坏问题，从而有效地延长了支承和转动密封的使用寿命。同时，改进了“曲轴-齿轮”系统的单边齿轮副的偏差扭矩，提高了曲轴的抗疲劳性能；②高效地优化传动系统的空间布局，采用紧凑的结构，改善人字轮副的平稳性及可组装性，有效地解决五柱塞式乳化油泵的进给轴及曲轴的刚性难题；在中间支承上，使用了一种切分型的支承罩，使其更容易完成零件更换和维修，同时又不影响其总体强度。

3.2多泵站并联多级卸荷压力控制技术

随着科技的发展，一体化给水系统正朝着高压力、大流量的方向发展，多个泵站同时给水是必然的趋势。当前，一体化供液系统一般采用在每个泵站上设置一组电磁卸载阀，来实现单个泵站的供液压力调节。通过控制分站调节电磁卸荷阀，来对每台泵站的出口压力进行调控。各泵站供液管线汇总到系统总出口，对其进行压力监测。电控系统以系统总出口供液压力值为控制反馈依据，分别控制每一台泵站上的电磁卸载阀开启或者关闭，从而对集成供液系统整体供液压力展开调控。每个卸荷阀都是直接与单个泵体刚性相连，在空间受限的情况下，其压力波动显著，且系统刚度大，且由于活塞的往复运动，泵自身的压力波动大，容易引起频繁的卸荷。另一方面，如果每个泵体单独安装卸载阀，要满足卸载压力的需要，就必须要求卸载阀流量与泵相匹配，也就是卸载阀的卸载压力要大于或等于泵的公称压力，所以卸载阀的通径要设计得很大。因此，大流量泵所需要的卸载阀既要满足大流量需求，又要满足快速响应开闭的需求，会通过频繁开启或者降低关闭恢复压力来实现，而频繁开启对于卸载阀的使用寿命有很大影响。

3.3乳化液远距离回液中继技术

与泵站系统相比，工作面位于更低的海拔，因高程所致的压差将大于支架下落时的初始动量，导致工作面上下落柱难度大。利用工作面远程液体回流中继系统，在靠近工作面的部位增设与之对应的容量，使得从工作面回流液体不受阻碍地流入到回流液体中，然后在升压泵的驱动下，回流到系统回流液体中。

结束语

随着采矿智能化的发展，对多泵站供液模式、压力控制模式等进行了深入研究，通过对多泵站供液系统的高频脉冲控制、多泵站连续流量控制、远距离供液控制等关键技术的突破，逐步实现了复杂地表大坡远距离工作面、超长走向百万吨级工作面、智能化综放工作面等多种作业条件下的远程智能一体化供液模式，并从目前“一面一站”向“多个工作面集中供液”转变。

参考文献

[1]朱屹生， 朱敏， 丁凯，等. 采煤工作面远距离供液（电）系统研究与应用[J]. 科技创新与应用， 2013（33）：2.

[2]吴晓艳. 远距离供液系统在大坡度采煤工作面的研究与应用[J]. 工程管理， 2021， 2（2）：31-32.