一、三大诱因

偏心冲击载荷

周期来压瞬间，顶板对支架产生横向偏心距 e≈150–300 mm，液压支架护帮千斤顶由“纯拉压”转为“拉-弯-扭”复合受力，耳轴根部弯曲应力骤增 2.5–3 倍，成为疲劳裂纹萌生点。

焊接残余应力＋应力集中

耳板与顶梁主筋多为 K 形角焊缝，坡口未熔透或存在咬边时，焊趾处应力集中系数 Kt≥4；若焊后未做退火，残余拉应力可达 0.6σs，与服役载荷叠加后率先开裂。

材质与工艺错配

耳板普遍采用 30 mm 厚 Q550 低合金高强钢，而焊丝仍沿用 ER50-6（σb＝500 MPa），焊缝金属强度低于母材，塑性变形集中在热影响区，形成“软夹层”滑移带，加速裂纹扩展。

二、两类裂纹

焊趾热疲劳裂纹

在 0.2 Hz 低频、±250 kN 交变载荷下，焊趾处 10⁴–10⁵ 次循环后出现 5–15 mm 表面裂纹；继续工作 3–5 个采煤循环即贯穿板厚，造成耳板“撕掉”一块三角区。

耳板横截面瞬时拉断

当裂纹深度 >0.7 B（板厚）时，剩余截面无法满足 K_IC≥63 MPa·m½ 的断裂韧度要求，突发脆断；断口宏观呈“人字纹”，指向焊趾源头，属于典型的过载-疲劳混合型断裂。

三、结果

焊缝一旦开裂，护帮千斤顶有效拉力下降 60% 以上，护帮板无法贴紧煤壁，导致片帮宽度由 0.3 m 增至 0.8 m，进而诱发顶板漏矸、支架歪斜等二次灾害。

学术与工程界当前的研究焦点

1.多轴疲劳寿命模型：引入临界平面法，考虑弯-扭相位差对裂纹扩展速率的影响，目标是把寿命预测误差从现在的 ±40% 降到 ±15%。

2.等强匹配焊接材料：开发 600 MPa 级低氢金属粉芯焊丝，控制焊缝屈服比 0.85–0.95，减少软夹层。

3.焊后超声冲击＋振动复合消应力：使焊趾残余拉应力转为 −80 MPa 压应力，疲劳寿命提升 2.3 倍（实验室数据）。