任玉飞
中国石化润滑油有限公司上海研究院
我国能源矿产的基本国情是“富煤、贫油、少气”，根据自然资源部发布的《中国矿产资源报告2022》显示：2021年，我国煤炭储量为2 078.85亿t[1]。同时，煤炭在我国的一次能源结构中具有重要地位。根据国家统计局2022年2月28日发布的《中华人民共和国2021年国民经济和社会发展统计公报》数据显示：2021年，全国原煤产量为41.3亿t，煤炭消费量占能源消费总量的56.0%。“十四五”及今后更长时期，我国经济发展对能源需求将保持增长趋势，油气对外依存度较高，新能源不够稳定，以煤为主的能源结构短期内难以根本改变。煤炭为经济发展和民生用能提供了坚实可靠保障，其在能源安全稳定供应中的“压舱石”不可替代。
我国煤炭开采设备以综合采掘设备为核心，主要包括：液压支架、掘进机、采煤机和刮板运输机，合称“三机一架”，在一个采煤工作面中，一般有百余台液压支架、一台掘进机、一台采煤机和一台刮板输送机。液压支架作为综合机械化采煤必不可少的组成单元，其工作性能会直接影响煤矿的生产效率和安全。而液压支架的支撑、推溜、移动、升降以及过载保护等动作的实现都需要借助液压支架用液，故液压支架用液又被称为液压支架系统的“血液”。
液压支架用液目前普遍为液压支架用浓缩液或液压支架用乳化油配制的高含水液压液。根据国家矿山安全监察局发布的《执行安全标志管理的矿用产品目录》显示，液压支架用浓缩液或液压支架用乳化油是作为难燃液的一种纳入安全标志管理。因此液压支架用浓缩液或液压支架用乳化油只有通过国家矿用产品安全标志中心的相关技术审查、产品抽样检验、现场评审（包括原材料、生产、采购、资质、相关程序作业文件审查）等诸多程序认证，取得“矿用产品安全标志证书”后，才能进入煤矿井下使用[2]。
目前液压支架用浓缩液或液压支架用乳化油执行煤炭行业标准MT/T 76—2011《液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液》，该标准规定了液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液的范围、技术要求、试验方法、包装、运输、贮存、人工硬水配制要求等。具体技术要求见表1。为保证产品在煤矿的安全应用，该标准提出了近20项苛刻的技术要求。MT/T 76—2011原为强制执行标准，根据安监总煤装（2017）125号和《关于印发强制性标准整合精简结论的通知》（国标委综合函[2017]4号），自2017年11月10日起，该标准转化为推荐性标准。
表1 液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液的技术要求
根 据 MT/T 76—2011标 准，可以按高含水液压液的类型将产品分为乳化油和浓缩液两大类（出厂时均为浓缩状态）。每类产品又可以按适用水质的最高硬度再分成8个等级，分别为5、10、15、20、25、30、35、40[3]。40 级产品除部分特殊高矿化度煤矿外，基本能够覆盖国内煤矿的使用要求。
市场现状
目前，国内液压支架用浓缩液和液压支架用乳化油生产企业共有115家（通过国家矿用产品安全标志中心网站查询统计结果），在国家矿用产品安全标志中心认证个数为液压支架用浓缩液351个，液压支架用乳化油324个，平均每家在国家矿用产品安全标志中心认证型号为5.8个。液压支架用浓缩液认证个数要多于液压支架用乳化油，液压支架用浓缩液已逐步占据市场的主导地位。少数煤矿因使用习惯及历史原因仍倾向使用液压支架用乳化油。产品生产企业绝大多数都是国内企业，国外供应商只有少数几家。
市场主要集中在山西、陕西、贵州、河南、新疆、内蒙、安徽等产煤大省，市场竞争激烈。产品的抗硬水能力主要集中在10～20级，目前适用水质硬度最高等级的产品为40级。常见推荐使用浓度为4%和5%，以5%为主[4]。
使用中常见问题及解决办法
目前，液压支架用液使用中常见问题主要是液压支架系统发生锈蚀以及液压支架过滤系统发生堵塞。
液压支架系统发生锈蚀的主要原因有：
◇产品实际使用浓度低于产品规定使用浓度，从而无法有效发挥产品的防锈性能；
◇产品配液用水主要是矿井水，水质不稳定或水处理设备未发挥作用，导致配液用水水质发生变化。
液压支架过滤系统发生堵塞的主要原因有：
◇配液用水中有颗粒状或絮状等杂质；
◇产品实际使用浓度低于产品规定使用浓度，导致在用液稳定性不佳，不能有效发挥产品的抗硬水性能；
◇液压支架液循环系统密封不好，有煤灰等杂质混入；
◇产品配液用水水质发生变化。
上述问题的解决办法如下：
◇针对产品使用浓度低于规定使用浓度，导致在用液稳定性不佳，不能有效发挥产品防锈性能和抗硬水性能的问题。建议在使用中严格要求配液人员必须按照规定使用浓度控制在用液浓度，使用折光仪定期做好配液浓度监测，每班均专人负责，并安排人员进行不定期检查。注意不同厂家或者不同型号产品在相同浓度下折光读数可能不同，需按厂家实际推荐执行[5]；
◇针对产品配液用水水质发生变化导致液压支架系统发生锈蚀或堵塞的问题。建议采用相对稳定的水源并做好水质的定期检测，同时定期检查维护水处理设备，若有变化及时取现场配液用水与产品进行适应性验证，若按MT/T 76—2011标准验证出现稳定性或防锈性等不合格问题，可提高验证浓度或加强水质处理或重新选择产品与水质进行适应性验证，以满足实际使用要求；
◇针对配液用水中有杂质，导致液压支架过滤系统发生堵塞的问题，建议加强对配液用水的处理或更换配液用水来源；
◇针对液压支架液循环系统密封不好，有杂质混入，导致液压支架过滤系统发生堵塞的问题，建议每班均专人负责检查泵站液箱等是否密闭，并定期清洗，避免煤粉及其他杂质进入液箱，从而造成液压支架过滤系统发生堵塞。
随着煤矿数字化智能化建设向纵深推进，智能化采掘工作面将保持持续快速增长。据中国煤炭工业协会统计，2021年全行业已建成813个智能化采掘工作面，同比2020年大幅增加64.6%。随着智能化采掘工作面的快速增长，井工煤矿电液控制液压支架快速应用成为必然趋势。相比老式普通液压支架，电液控制液压支架提高了自动化性能，工作面生产效率大大提高。同时，电液控制液压支架的过滤精度相比传统液压支架有显著提高，达到25 μm[6]。其对液压支架用液在过滤性和稳定性等方面有更高的要求，故未来稳定性好、过滤性佳的液压支架用液产品使用比例将越来越大。
随着环保问题越来越受到人们的关注，对环境友好的液压支架用液也是未来的发展方向之一。
此外，从公开报道来看，目前有尝试通过设备升级，使用纯水（水经过多级净化处理）代替传统液压支架用液以及作为“三机”的动力源，解决井下开采污染难题。主要采取两方面措施：
◇利用纯水不产生电解质腐蚀以及不导电的特性。将水中的导电离子、杂质等去除，从而将普通水变为纯水作为液压支架工作介质，以解决液压元件生锈的问题。
◇选用自润滑和耐腐蚀材料，并对材料进行耐磨性和抗蚀性等方面的改进。
目前已有三套纯水介质液压系统在国家能源集团神东公司应用，另有一套2022年7月31日已交付山西忻州神达大桥沟煤业。该尝试为后续液压支架用液及其他矿用润滑油产品的发展带来了很大的不确定性，需保持关注。
☆液压支架用液作为液压支架系统的“血液”，其市场准入和技术要求均非常严格。
☆目前，产品生产企业绝大多数都是国内企业，国外供应商只有少数几家。液压支架用浓缩液已逐步占据市场的主导地位。对于液压支架用液使用中存在的问题，需及时解决，避免发生安全事故。
☆未来需重点关注产品的稳定性、过滤性、环保性及纯水液压系统等新的技术动态。
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