高大鵬

（山西介休義棠安益煤業(yè)有限公司，山西 介休032000）

工作面液壓支架故障主要包括支架構(gòu)件損壞和液壓系統(tǒng)泄漏，前者發(fā)生幾率較小且易于發(fā)現(xiàn)并維修，而后者由于井下環(huán)境惡劣且生產(chǎn)地質(zhì)條件復(fù)雜，支架液壓系統(tǒng)元件使用壽命短，泄漏故障率高且難以被人們感官所直觀發(fā)現(xiàn)，由內(nèi)部泄漏而引起的支架液壓系統(tǒng)內(nèi)部串液尤為如此。支架液壓系統(tǒng)（立柱、千斤頂、安全閥、單向閥、操縱閥、管路及連接件）出現(xiàn)乳化液泄漏（內(nèi)部泄漏和向外側(cè)泄漏）故障，必然導(dǎo)致支架出現(xiàn)失效故障，使其支護(hù)能力難以充分發(fā)揮〔1－2〕。故需要對支架液壓系統(tǒng)泄漏故障的特征信號進(jìn)行提取和分析，找出液壓支架泄漏故障的快速、準(zhǔn)確分析方法和檢測手段。

1 液壓支架泄漏故障分類分析

支架液壓系統(tǒng)往往由液壓泵、液壓缸、液壓閥和各種輔助裝置等組成。液壓支架通常采用的動力液壓缸有液壓支柱和液壓千斤頂，它們均由液壓閥來進(jìn)行控制，完成支架的各種動作，如升、降、推、移等。液壓支架常見故障有兩大類，歸結(jié)為支柱升降故障和千斤頂伸縮故障。各類故障形式千差萬別，影響因素各異，但最終表現(xiàn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能正常工作，對其故障分類及不正常原因可進(jìn)行系統(tǒng)分析。

1）支柱升降故障

支柱升降故障主要包括：① 支柱不能升起或升柱過慢；② 支柱不能降下或降柱過慢；③ 支柱承載力過小或承載后自動卸載；④ 操縱閥手把打到零位后，降下的支柱又升起來。

2）千斤頂伸縮故障

千斤頂伸縮故障包括：① 推移千斤頂伸縮故障導(dǎo)致不能移架或移架過慢；② 推移千斤頂伸縮故障導(dǎo)致不能推溜或推溜過慢；③ 前梁千斤頂、側(cè)護(hù)板千斤頂不能伸縮或動作很慢。

3）液壓閥的故障

在以上兩類故障發(fā)生的原因，小部分是泵、管路等外部液壓系統(tǒng)泄漏故障及支柱、千斤頂?shù)臋C(jī)械損傷故障，大部分則是由于各類液壓閥組內(nèi)、外泄漏故障引起的。統(tǒng)計表明，液壓閥故障90%以上是泄漏故障，液壓閥故障在泄漏故障中比較突出。

操縱閥常見故障主要有：① 在有壓力而操縱閥手把處于零位時，能聽到液體流過閥門的聲響，這種故障是閥座和閥球之間密封不好而造成的內(nèi)部串液；② 在有壓力，手把打到任一工作位置時，閥內(nèi)流體流動聲音較大，而支柱或千斤頂動作很慢。

液控單向閥的常見故障主要有：① 單向閥漏液，支柱自動下降；② 支柱升降緩慢。

安全閥常見故障有：① 支柱升柱后自動下縮；② 支柱未達(dá)到工作阻力，安全閥就卸載。

2 支架液壓泄漏故障與支撐力的關(guān)系研究

若支架立柱產(chǎn)生泄漏故障，必然會影響支架的支撐力的有效發(fā)揮，而支架支撐力的有效發(fā)揮對工作面支護(hù)可靠至關(guān)重要。通過現(xiàn)場大量的泄漏故障檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，支架泄漏故障對立柱支撐力的影響主要表現(xiàn)在兩個方面，即：泄漏程度和泄漏時間，這是需要研究的首要問題。

首先根據(jù)液壓泄漏檢測儀顯示的泄漏信號當(dāng)量強(qiáng)度值（Z）把支架泄漏故障分為五類（見表1）。

表1 支架泄漏故障程度分級表

在表1的五類故障程度中，第一類為無泄漏故障，表示支架液壓系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，沒有泄漏故障存在；第二類為輕微泄漏故障，表示支架液壓系統(tǒng)出現(xiàn)了泄漏，但是泄漏程度非常小，對支架發(fā)揮支撐能力影響不大；第三類為明顯泄漏故障，表示支架液壓系統(tǒng)由于出現(xiàn)泄漏已經(jīng)明顯不能充分發(fā)揮設(shè)計支撐能力，支架液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)已經(jīng)不能滿足設(shè)計要求；第四類為嚴(yán)重泄漏故障，表示支架液壓系統(tǒng)損壞已經(jīng)比較嚴(yán)重，基本不能提供設(shè)計需要的支撐力，支架液壓系統(tǒng)已經(jīng)處于惡劣狀態(tài)；第五類為極嚴(yán)重泄漏故障，表示支架液壓系統(tǒng)已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞，基本不能提供支撐力，支架液壓系統(tǒng)已經(jīng)基本不能工作。

為了研究泄漏故障對支架支撐力的影響關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了活塞液壓泄漏試驗(yàn)，分別試驗(yàn)了在不同的泄漏程度條件下支架支撐力隨時間的變化關(guān)系（見圖1）。

圖1 不同故障程度時支架支撐力與時間的關(guān)系

1）在輕微泄漏故障時，立柱支撐力降低到45N以后逐漸趨于平衡，這說明輕微泄漏程度的故障在立柱支撐力小于45N時是基本不會泄漏的，而在極嚴(yán)重泄漏故障時，立柱支撐力快速下降，在60s以后支撐力為2N，幾乎完全失去支撐力；并且通過曲線趨勢可以得到不同泄漏故障在支撐力降到一定值后，泄漏基本不會發(fā)生。這說明在支架泄漏時，并不是所有的泄漏故障都會導(dǎo)致立柱完全失去支撐力，而是不同的泄漏程度時，支架實(shí)際最大支撐力為額定值的一部分。根據(jù)這個規(guī)律，可以根據(jù)需要的支撐力數(shù)值來得到支架泄漏故障的分級。

2）支架支撐力與時間的關(guān)系在有故障時是遞減的，但是多數(shù)在60s之后基本趨于平衡狀態(tài)，這說明，支架立柱的泄漏故障多發(fā)生在升柱之后的很短一段時間之內(nèi)，此時支架支撐力小于立柱初撐力。雖然在此之后泄漏不再發(fā)生，但是立柱支撐力卻難以符合支架控制頂板的要求。

由以上的研究可以得知，如果液壓支架存在泄漏故障必然會影響到支架支撐力的發(fā)揮，從而會影響液壓支架的穩(wěn)定性，所以對液壓支架的故障進(jìn)行研究，尋求一種快速簡便有效的支架泄漏故障檢測方法成為保證液壓支架穩(wěn)定的前提之一。

3 液壓泄漏故障的現(xiàn)場檢測及分析

某科研機(jī)構(gòu)研發(fā)的YHX型泄漏檢測儀是煤礦井下液壓支架的液壓系統(tǒng)密封程度的檢測儀器，它適用于煤礦井下支架液壓系統(tǒng)泄漏檢測。它采用先進(jìn)的檢測傳感技術(shù)，應(yīng)用進(jìn)口IC電路與晶體管組裝，具有體積小、重量輕、準(zhǔn)確可靠、操作方便、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，是一種實(shí)用的便攜式泄漏檢測儀器〔3－4〕。

YHX型泄漏檢測儀故障診斷的原則為：有“外泄”或“內(nèi)泄”故障，則會有高頻噪聲或振動信號產(chǎn)生；無“外泄”或“內(nèi)泄”故障，則無高頻噪聲或振動信號產(chǎn)生。綜合試驗(yàn)室測試結(jié)果和某礦工作面試檢驗(yàn)證情況，可得支架液壓系統(tǒng)泄漏故障判別標(biāo)準(zhǔn)表（見表2）。

表2 支架液壓泄漏故障判據(jù)表

具體檢測工作主要通過兩種途徑進(jìn)行：① 按一定的周期進(jìn)行三輪全工作面支架液壓系統(tǒng)泄漏故障檢測，并發(fā)布支架故障檢測檢修報告，并根據(jù)檢測報告進(jìn)行全面檢修并加強(qiáng)支架管理，以實(shí)現(xiàn)支架支護(hù)作用的可靠性；② 現(xiàn)場檢測時，隨機(jī)抽取數(shù)架支架，觀測人員和支架檢修工使用YHX型檢測儀檢測支架泄漏故障，發(fā)現(xiàn)問題后當(dāng)場判定故障位置和故障原因，并立即組織維修，解決故障。

4 結(jié)語

工作面實(shí)施支架液壓系統(tǒng)故障檢測，可實(shí)現(xiàn)支架故障診斷和端面冒頂防治由早期的“被動應(yīng)付型”到“主動保障型”的轉(zhuǎn)變，通過實(shí)施支架故障檢測技術(shù)，對于保障支架支護(hù)系統(tǒng)的可靠性，降低綜放工作面支架—圍巖事故率具有重要的指導(dǎo)意義。

〔1〕孫成通 .液壓支架泄漏檢測方法的分析與實(shí)踐〔J〕.機(jī)械制造與自動化，2004，6：40－42，44.

〔2〕張中金，李金艷.液壓支架液壓系統(tǒng)泄漏原因及對策〔J〕.煤礦機(jī)械，2005，7：134－135.

〔3〕張守寶，謝生榮，何富連 .液壓支架泄漏檢測方法的分析與實(shí)踐〔J〕.煤炭學(xué)報，2010，35（1）：145－148.

〔4〕何富連，張衛(wèi)國，張守寶 .綜采面頂板安全保障及支架故障診斷技術(shù)〔J〕.中國煤炭，2006，32（12）：39－40.