中国是世界上煤炭储量前五的国家之一,美国,俄罗斯次之,印度、澳大利亚第四、五位,中国居世界第三位。从世界储量来看,中国是煤炭储量大国,但人均储量仅有8吨多,远远低于俄罗斯、美国等国家,仅是世界平均水平的62%左右。而由于中国是世界上人口最多的国家,煤炭的开采量和使用量是世界上最多的国家,因此,我国也是世界上采煤工作面最多,使用顶板支护设备数量最多的国家。由于我国煤层赋存条件特别复杂,顶板支护设备受到很大的限制。因而从工作面的数量来看,10%的工作面可采用综采支护设备(综采是煤矿综合机械化采煤的简称,一般指机械化率达到95%以上,机械化效率非常高的采煤工艺),也很少发生顶板事故。而90%的工作面使用单体支护设备也经常发生顶板事故。从回采工作面从业的矿工人数看,综采支护设备工作面从业的矿工人员仅占10%,而单体支护设备工作面矿工从业的矿工人数占有90%。从安全情况来看,10%的从业矿工人数是安全或者比较安全。而90%的从业矿工是处在不安全活随时处于危险状况。从全国煤矿发生的煤矿伤亡事故来看,因顶板发生的伤亡人数占所有伤亡人数的40~45%.因而顶板事故是我国煤矿发生事故频率最高的伤亡事故。从以上可以看出,对液压支护设备性能提高、技术革新等是非常有必要的。
单体支护设备。但是就现有三种单体支护材料或设备而言,存在着很大的甚至很严重的安全隐患,这一点必须引起各有关方面的关切关注。
木支柱作为一种古老而又简陋的支护材料,其没有初撑力,也没有恒增阻降距,支撑力也无法得到保证,因此随时可能发生冒顶伤亡事故的安全隐患。由于其消耗木材量非常大,造成各地木林乱砍乱伐,也造成严重的生态平衡问题。(冒顶,指地下开采中,上部矿岩层自然塌落的现象。是由于开采后,原先平衡的矿山压力遭到破坏而造成的。采煤工作中有时有计划地放落上部煤层,也称为“冒顶”。)
金属摩擦支柱是60年代发展起来的一种简单的单体支护设备,与木支柱相比可节省大量木材,也可重复使用。但其不能保证恒增阻降距,支撑力受温度、湿度及操作人员等不可控制的因素影响很多,顶板随时可能发生冒顶伤亡事故。(金属摩擦支柱是利用金属销与金属杆之间的摩擦来提供工作阻力,使用液压千斤顶或者机械升柱器来提供初撑力,它的工作阻力可以达到60kN以上,是煤矿当中最好的支护工具之一。进入20世纪90年代后,随着性能更为可靠的单体液压支柱的推广使用,使金属摩擦支柱渐渐的不再担任矿山支护的助教,但它仍然在合适的岗位继续发挥着它的余热,为我国的煤电事业做出着巨大的贡献。)国家规定:回采工作面金属摩擦支柱支护2009年底起禁止使用。
活塞式液压支柱是80年代发展起来的一种单体支护设备,与前两种相比可保证恒增阻降距,支撑力也可以得到控制,但是这种支柱也存在着严重的安全隐患。比如:1)由于活塞式液压支柱的技术原理和结构特点,造成活塞上Y形密封圈的外唇与油缸的内壁表面为高压密封面,当顶板压力加大时,油缸内壁表面直径就会增大,因而造成活塞和油缸之间常常产生内泄漏,造成支柱虚顶、脱顶甚至支柱自动倒下等现象,内泄漏发生的很频发也很广泛,而且是随时随地的。由于是内部泄漏,矿工无法用肉眼发现,因此内泄漏是一种无法控制的安全隐患,因此会造成比多的冒顶伤亡事故。2)由于活塞式液压支柱的技术原理和结构特点,在立柱上设有强度薄弱的圆弧焊缝,该圆弧焊缝的质量在工艺上很难得到保证,尽管在MT112-2006标准第5.3.5条中规定了焊缝的抗拉强度σb≥500Mpa,延伸率δs≥10%的具体要求。但在生产现场如何检测的问题一直无法解决,因此常常造成焊缝的失效事故,如:立柱焊缝断裂、焊缝渗漏、焊缝泄露等现象,造成支柱失效或者发生冒顶事故。因此活塞式液压支柱也存在着严重的安全隐患。