劉洋

摘 要：煤礦單體液壓支柱在煤礦安全生產(chǎn)作業(yè)中起到非常重要的作用，有效地提高了煤礦采掘工作面的支護(hù)效果。但是，在使用過(guò)程中，存在很多問(wèn)題，影響著煤礦生產(chǎn)的效率性、安全性。所以本文對(duì)單體液壓支柱的應(yīng)用與維護(hù)管理進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：煤礦單體液壓支柱;故障;維修;管理;應(yīng)用

隨著煤礦事業(yè)的發(fā)展，目前，我國(guó)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)管理力度不斷增大，逐步淘汰傳統(tǒng)的木支護(hù)和金屬支護(hù)等技術(shù)，單體液壓支柱被廣泛的運(yùn)用。但是由于煤礦管理力度不高，工作人員的素質(zhì)不齊，使得單體液壓支柱不能很好地運(yùn)用，給煤礦安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。對(duì)煤礦單體液壓支柱的應(yīng)用與維護(hù)管理進(jìn)行介紹。

一、單體液壓支柱的概念

單體液壓支柱是一種新型的環(huán)保型的支護(hù)設(shè)備。一般應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)作業(yè)開(kāi)采中，主要是利用液體壓力產(chǎn)生工作阻力，并實(shí)現(xiàn)升柱與卸載的單根可伸縮支柱。單體液壓支柱不僅可以與金屬鉸接頂梁配套用于采掘作業(yè)工作面支護(hù)頂板以及綜采工作面支護(hù)端頭，也可以單獨(dú)做為點(diǎn)柱和其他臨時(shí)性支護(hù)。

二、單體液壓支柱的作用

單體液壓支柱屬于恒定阻力式支柱。單體液壓支柱工作穩(wěn)定性和可靠性以及環(huán)境適應(yīng)性較高，使用范圍廣。可以應(yīng)用在各種不同的采煤地區(qū)、采煤工作面、采煤條件以及各種不同的礦山中。它主要應(yīng)用于礦井的頂板支護(hù)、煤礦綜采工作面的端頭支護(hù)以及臨時(shí)支護(hù)。根據(jù)不同地質(zhì)條件，通過(guò)單體液壓支柱和鉸接頂梁相互配合使用，可以大大減小了成本和地質(zhì)條件的局限性。

三、單體液壓支柱工作原理

（一）升柱、初撐過(guò)程

升柱時(shí)將注液槍插入三用閥注油閥體，掛好鎖緊套。操作注液槍，高壓液體經(jīng)注液槍頂開(kāi)三用閥中的球形單向閥進(jìn)入支柱，使得支柱升高。

（二）承載過(guò)程

隨著支護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)，頂板對(duì)支柱的壓力不斷增大，支柱所受的載荷超過(guò)額定工作阻力，支柱內(nèi)高壓液體作用在安全閥墊上的力，超過(guò)安全閥彈簧預(yù)先調(diào)定的壓緊力，壓縮安全閥彈簧，安全閥墊離開(kāi)閥座，安全閥被打開(kāi)，內(nèi)腔液體外流，活塞住下降，使頂板壓力重新得到平衡。

（三）回柱過(guò)程

支柱回收時(shí)，將卸壓手把插入三用閥卸載孔中，轉(zhuǎn)動(dòng)卸載手把，迫使閥套、連接螺桿、注油閥體等整體軸向上移動(dòng)，壓縮卸載閥彈簧，卸載閥被打開(kāi)，支柱內(nèi)腔的工作液體噴出，活塞柱在自重和復(fù)位彈簧的作用下回縮，結(jié)束支柱回收。

四、單體液壓支柱的制造使用的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓?jiǎn)误w支護(hù)技術(shù)也隨之不斷地發(fā)展與創(chuàng)新。如今已研發(fā)出多種類型的單體液壓支柱類型。依據(jù)工作性質(zhì)的不同，可以分為內(nèi)供油式單體液壓支柱和外供油式單體液壓支柱。根據(jù)工作行程的不同可分為雙伸縮單體液壓支柱和單伸縮液壓?jiǎn)误w支柱兩種。

本文就單體液壓支柱的相關(guān)工作介質(zhì)、密封元件，以及防腐處理等幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討，用以了解分析當(dāng)前單體液壓支柱的發(fā)展?fàn)顩r。

（一）單體液壓支柱工作介質(zhì)

不同類型的單體液壓支柱所使用的液壓油是不同的。例如，活塞式外供油單體液壓支柱，所使用的主要是含有2%的MDT乳化油的乳化液。單體液壓支柱為了保證其防腐性的提升，其工作介質(zhì)主要采用礦井中的中性水。這樣既會(huì)保證水質(zhì)安全，不會(huì)被污染還可以降低成本。我國(guó)成功研制出一種柱塞懸浮式單體液壓支柱，他是使用清水作為工作介質(zhì)，目前已投入使用。

（二）單體液壓支柱密封元件

密封元件是所有液壓設(shè)備的關(guān)鍵元件，也是確定一個(gè)液壓裝備可靠性的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于單體液壓支柱來(lái)說(shuō)，密封元件的可靠性，直接影響頂板支護(hù)的可靠性。

目前單體液壓支柱所使用的密封元件是Y型密封圈。當(dāng)內(nèi)部壓力達(dá)到30MPa時(shí)，就會(huì)造成密封圈的損壞，內(nèi)部的磨損也同時(shí)加快。所以未來(lái)的發(fā)展方向是研制新型的密封材料，提高其耐高溫，耐高壓，靠撕裂性等。

（三）單體液壓支柱的防腐處理

防腐處理是任何金屬機(jī)械設(shè)備一個(gè)重要技術(shù)。體液壓支柱的活塞柱、三用閥和油缸等零部件，最容易引起腐蝕。對(duì)于這些零件防腐處理一般采用電鍍處理。未來(lái)的發(fā)展方向是加大研究與基體不發(fā)生反應(yīng)的復(fù)合有機(jī)材料，提高其抗腐蝕性。

五、煤礦液壓支柱的使用

（1）支柱不能混合使用。煤礦單體液壓支柱的型號(hào)、類型不同，作用效果、技術(shù)效應(yīng)就不同，支護(hù)強(qiáng)度也就不同。同一個(gè)工作面只能用同一規(guī)格的單體液壓支柱。不能混合使用。有些管理不規(guī)范的單位或是技術(shù)素質(zhì)不高的操作人員，將規(guī)格不同的單體液壓支柱混用，導(dǎo)致單體液壓支柱變形、彎曲，頂板惡化，甚至出現(xiàn)冒頂?shù)氖鹿拾l(fā)生，造成不良的后果。同時(shí)在支護(hù)時(shí)要注意一下幾點(diǎn)：①用柱帽、柱靴時(shí)，規(guī)格必須一致，防止造成支撐力不均勻;②嚴(yán)禁在梁頂上打壓木楔、板皮等等，如果必要加插頂插板時(shí)，那么木板架設(shè)的規(guī)格也必須一致;③單體液壓支柱在支護(hù)前，必須清理干凈底板處的浮煤浮矸，因?yàn)楦∶焊№窌?huì)降低單體液壓支柱的剛性，不能讓單體液壓支柱迅速控制頂板。

（2）支柱不能用作頂溜器使用。很多單位不能嚴(yán)格按照支柱使用手冊(cè)的規(guī)定，不配備頂溜器，用支柱頂溜，結(jié)果造成支柱底部變形，使得支柱損壞，不能正常使用。

（3）正確使用三用閥。不同規(guī)格的單體液壓支柱使用的三用閥是不同的，在實(shí)際運(yùn)用中，某些單位由于工作面的采高不同，使用不同規(guī)格型號(hào)的單體液壓支柱，由于管理不到位，作業(yè)人員操作素質(zhì)不高，造成三用閥使用混亂，造成單體液壓支柱不能正常卸載，使得單體活柱彎曲斷裂。還有時(shí)候，由于操作人員操作素質(zhì)不高，對(duì)三用閥調(diào)緊不當(dāng)，造成單體液壓支柱不能正常開(kāi)啟，進(jìn)而容易產(chǎn)生頂板事故發(fā)生，造成嚴(yán)重后果。

（4）支護(hù)支柱時(shí)應(yīng)保證有足夠的初撐力。單體液壓支柱支護(hù)的初撐力一般規(guī)定15–20MPa，這樣才能保證支柱有足夠的初撐力。因此，在支護(hù)注液時(shí)，支柱達(dá)到支護(hù)高度時(shí)，也應(yīng)該用注液槍繼續(xù)注液5s左右，保證單體液壓支柱的初撐力一致。

（5）頂蓋爪不能單獨(dú)使用。單體液壓支柱的頂蓋是用來(lái)傳遞煤巖的壓力，頂蓋爪是用來(lái)卡住頂梁，防止單體液壓支柱支撐時(shí)滑落，如果使用一個(gè)爪或是兩個(gè)爪在受力，會(huì)扳斷頂蓋爪出現(xiàn)冒頂事故。

（6）保持支柱內(nèi)腔的清結(jié)，乳化液的質(zhì)量要保證。保持單體液壓支柱的油缸清潔度是保證支柱的性能，防止支柱失效等問(wèn)題故障的關(guān)鍵。通常情況下，單體液壓支柱內(nèi)腔污染源是來(lái)自單向閥，因?yàn)樗┞对诳諝庵?，單向閥內(nèi)鋼球經(jīng)常黏粘一下煤塵等，使用注液槍進(jìn)行注液時(shí)，沒(méi)有清洗，使得煤塵隨著注液進(jìn)入內(nèi)腔，使得單體液壓支柱出現(xiàn)故障，失效。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中很多單體液壓支柱在煤礦井下使用過(guò)程中，是由于污染物進(jìn)入單體液壓支柱內(nèi)腔造成密封圈失效而需要進(jìn)行維修。所以，在使用過(guò)程中，應(yīng)先沖洗單向閥內(nèi)污染物，然后再進(jìn)行注液。同時(shí)乳化液的泵箱也應(yīng)該保持清潔。單體液壓支柱的使用規(guī)定中，規(guī)定單體液壓支柱的介質(zhì)乳化液一般情況下為濃度2%–5%。但是有些單位為了省事省材，用清水代替，甚至用已經(jīng)變質(zhì)的乳化液進(jìn)行使用，這樣對(duì)單體液壓支柱進(jìn)行嚴(yán)重污染損壞，使得部件腐蝕磨損，導(dǎo)致單體液壓支柱失效。

（7）單體液壓支柱進(jìn)行回柱時(shí)根據(jù)實(shí)際情況采用近距離回柱或遠(yuǎn)距離回柱?；刂鶗r(shí)，先降柱后回柱，同時(shí)回柱時(shí)先安裝好防護(hù)網(wǎng)，以保證安全。嚴(yán)禁用鎬等工具對(duì)單體液壓支柱進(jìn)行強(qiáng)行回柱，甚至用絞車進(jìn)行牽拉回柱，造成單體液壓支柱嚴(yán)重?fù)p壞。

（8）單體液壓支柱的選型也要合理。通常，煤礦單體液壓支柱的選型要嚴(yán)格依據(jù)規(guī)程進(jìn)行，按照采煤高度，頂板底板的板巖性，頂板的壓力以及下沉量進(jìn)行確定。單體液壓支柱的支柱規(guī)格由支柱的最大高度來(lái)決定。

單體液壓支柱的最大高度Hmax=Mmax–h–h1

h→頂梁高度，mm

h1→支柱的工作阻力由0增大到額定值時(shí)，支柱的壓縮量，通常h1=10mm

Mmax→工作面的最大采高，mm

單體液壓支柱的最小高度Hmin=Mmin–hc–h–h2

Mmin→工作面的最小采高，mm

hc→工作面頂板最大下沉量的平均值，mm

h2→活柱最小安全回柱高度，mm

六、液壓?jiǎn)误w損壞的形式

由于煤礦井下環(huán)境惡劣，單體液壓支柱經(jīng)常搬運(yùn)，進(jìn)行摔碰，作業(yè)人員操作不規(guī)范，現(xiàn)場(chǎng)管理制度的不完善等諸多因素的影響，使得損壞率高，給煤礦井下安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。

（一）單體液壓支柱材料的損壞

單體液壓支柱的各個(gè)組成部件均有一定的使用壽命，長(zhǎng)期使用必然會(huì)造成其疲勞損壞，同時(shí)再加上乳化液的質(zhì)量差，操作人員的不規(guī)范操作等等都會(huì)造成單體液壓支柱材料的損壞。

（二）密封裝置的損壞

由于液壓活塞的不斷升縮，造成密封圈的多次摩擦，和密封圈的安裝不當(dāng)以及密封材料的老化現(xiàn)象等一些因素造成單體液壓支柱的損壞。

（三）單體液壓支柱缸體的損壞

單體液壓支柱缸體的裂損、變形。例如，由于材料本身的缺陷使用時(shí)間長(zhǎng)，造成缸體裂損，或是由于單體液壓支柱內(nèi)腔的液壓液沒(méi)有排盡，遇到低溫天氣，造成缸體爆裂等等，這些都是造成單體液壓支柱損壞的原因。

（四）單體液壓支柱活塞的損壞

由于活塞柱的變形，過(guò)壓，磨損以及腐蝕等等因素，造成單體液壓支柱的損壞。

七、單體液壓支柱的維修

單體液壓支柱的維修有著明確的維修規(guī)程。維修過(guò)程中不能怕麻煩、圖省事，應(yīng)該嚴(yán)格按照維修規(guī)程進(jìn)行維修作業(yè)。在維修時(shí)應(yīng)該注意一下幾點(diǎn)。

（1）員工進(jìn)行定期培訓(xùn)，提高現(xiàn)場(chǎng)操作人員的操作技能，和良好的素質(zhì)。

（2）操作人員不能意識(shí)到防塵圈、導(dǎo)向圈的重要性，為圖省事，注意維護(hù)和更換防塵圈、導(dǎo)向圈等裝置。

（3）維修時(shí)，對(duì)零部件的清洗不到位。

（4）制定嚴(yán)格的維修質(zhì)量問(wèn)責(zé)制，便于管理和追究責(zé)任。

（5）嚴(yán)格按照6S管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維修作業(yè)。維修流程為：整體清洗→拆卸→部件的檢查、分類→部件清洗→部件更換、組裝→試驗(yàn)→規(guī)整、碼放→記錄。

（6）對(duì)于沒(méi)有明顯損壞的單體液壓支柱需要打壓實(shí)驗(yàn)，步驟流程：升井支柱登記→對(duì)于外觀無(wú)明顯損壞的進(jìn)行打壓實(shí)驗(yàn)，檢查是否損壞、損壞部位、故障原因→對(duì)于明顯損壞的進(jìn)行調(diào)直、拆卸等處理。

（7）維修場(chǎng)地要清潔。零部件打磨除銹后，要進(jìn)過(guò)煤油清洗后，再進(jìn)行安裝，嚴(yán)格禁止污染物進(jìn)入單體內(nèi)腔。

（8）再拆卸過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)筒體、活塞桿出現(xiàn)彎曲、變形，可以根據(jù)使用規(guī)格進(jìn)行改裝，將長(zhǎng)規(guī)格改裝成短規(guī)格。這樣可以減少浪費(fèi)，提高維修效率。

（9）支柱維修好后，應(yīng)該將支柱降到底部，放凈液壓液，豎直存放，存放在空氣比較清潔干燥的室溫環(huán)境中，存放3個(gè)月以上，使用前要進(jìn)行打壓實(shí)驗(yàn)，安全合格的情況下，才能入井使用。抽出標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按規(guī)定，抽查10%的支柱。

八、單體液壓支柱的管理

保持單體液壓支柱良好的工作性能，科學(xué)的管理措施是必不可少的。

（一）使用前的管理措施

對(duì)擬使用單體液壓支柱的作業(yè)面，應(yīng)根據(jù)作業(yè)規(guī)程進(jìn)行科學(xué)的選型。按照作業(yè)形式編寫支護(hù)方案、技術(shù)措施。按照工作面進(jìn)行建立臺(tái)賬，一般包括日期、型號(hào)、數(shù)量、折損、維修等等，對(duì)上崗的操作人員進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)。

（二）使用中的管理措施

不同型號(hào)的單體液壓支柱不能混合使用;必須達(dá)到初撐力;支護(hù)時(shí)，柱距、排距要均勻，嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程進(jìn)行支護(hù);進(jìn)行編號(hào)管理。

對(duì)于所有單體液壓支柱都應(yīng)該進(jìn)行編號(hào)管理，維護(hù)一下零件檢修周期。

（1）注液槍→一般為一年。

（2）三用閥→一般為一年。

（3）支柱→一般為兩年。

（4）截止閥、過(guò)濾器→一般為一個(gè)工作面采完后上升維修。

九、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，單體液壓支柱具有良好的工作性能，對(duì)于煤礦井下安全生產(chǎn)作業(yè)，頂板的支護(hù)，管理有著優(yōu)越性，可以均勻煤礦作業(yè)面支持頂板。所以正確的使用、維護(hù)與管理單體液壓支柱，可以有效地提高單體液壓支柱的工作性能，提高煤礦的生產(chǎn)效率、效益、防止冒頂?shù)仁鹿实陌l(fā)生。

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