吳 瑋

（西山機(jī)電廠運輸機(jī)制造分廠，山西 太原 030053）

引言

液壓支架是現(xiàn)代化礦井井下綜采工作面機(jī)械化生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，其在礦井作業(yè)面產(chǎn)量提升方面意義重大。液壓支架在井下生產(chǎn)過程中主要發(fā)揮支護(hù)作業(yè)面頂進(jìn)、隔離采空區(qū)及保證回采安全等作用，具有阻力大、移動方便等性能。而隨著井下回采深度的不斷增大，井下作業(yè)面地質(zhì)條件的復(fù)雜程度大大增加，常規(guī)支架的適應(yīng)性變差，且在深部回采過程中常規(guī)支架頻繁出現(xiàn)各類故障，嚴(yán)重影響礦井井下綜合收益。為此，必須針對深部回采液壓支架常見故障進(jìn)行深入分析，總結(jié)出故障發(fā)生原因及檢修方面的規(guī)律性，從而有效規(guī)避支架損傷，保證井下深部回采作業(yè)的安全性和有效性。

1 F 煤礦9-210 工作面概況

某煤電集團(tuán)F 煤礦9-210 工作面走向長度1 805 m，縱向長度194 m，9 號煤層為回采煤層，煤層平均厚度為3.4 m。采用綜合機(jī)械化回采工藝進(jìn)行工作面回采，ZY7200-18.5/35 型常規(guī)液壓支架進(jìn)行頂板支護(hù)。9-210 工作面地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，在回采過程中共揭露4 條正斷層，頂板破碎，且由于施工人員不了解工作面支架結(jié)構(gòu)，缺乏合理的檢修維護(hù)，操作不當(dāng)?shù)仍?，?dǎo)致該工作面回采過程中發(fā)生數(shù)起液壓支架故障事故，使工作面回采時間延誤4.1d，直接造成經(jīng)濟(jì)損失約50.8 萬元。為保證該工作面液壓支架安全高效回采，必須通過技術(shù)研究對該型號支架結(jié)構(gòu)組成及常見故障進(jìn)行分析，并加強(qiáng)日常檢修。

礦井用液壓支架主要由承載件、元器件、輔助裝置及傳動介質(zhì)等部分構(gòu)成，具體見圖1 所示。

圖1 礦用常規(guī)液壓支架結(jié)構(gòu)

1）承載件：工作面水平及垂直壓力主要由礦用液壓支架頂梁、底座及掩護(hù)梁承載，待支架完成穩(wěn)裝后頂梁與工作面頂板直接接觸并主要承載頂部圍巖壓力，頂部水平推力同時由掩護(hù)梁承載，并支撐采空區(qū)冒落的煤矸石。頂板圍巖荷載傳遞至與工作面緊密貼合的支架底座后對整個工作面圍巖壓力起到支撐作用[1]。

2）執(zhí)行元器件：千斤頂、立柱等共同構(gòu)成礦用液壓支架支撐元件，支架穩(wěn)定性能與立柱結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及材料性能直接相關(guān)；千斤頂主要發(fā)揮移駕、刮板機(jī)推移、拉架等作用，同時承載部分頂部圍巖壓力和調(diào)節(jié)頂梁、掩護(hù)梁角度。

3）控制、操作元器件：主要通過液壓控制閥及電控元件進(jìn)行支架操作。

4）輔助裝置：通過安裝照明、防倒防滑裝置、管路、噴嘴、活動側(cè)板等輔助裝置以保證液壓支架照明、防倒防滑、噴霧等功能的順利發(fā)揮。

5）傳動介質(zhì)：工作面液壓支架前進(jìn)、支撐等正常工作以乳化液泵所傳遞的乳化液為主要能源。

在礦井井下回采過程中，液壓支架既受到頂板覆巖荷載的影響，又受到臨近支架的干擾，其各構(gòu)件在多種復(fù)雜因素的作用下發(fā)生脫焊、斷裂形變等故障的可能性大大增加，不利于井下回采安全生產(chǎn)。對于不影響液壓支架正常工作的輕微脫焊，可在斷裂位置按8 mm 直徑鉆孔并焊接，以阻止脫焊和裂紋擴(kuò)大；對于直接影響支架工作性能的嚴(yán)重故障，必須先進(jìn)行形變軸銷孔擴(kuò)膛，再通過相同材質(zhì)的襯套進(jìn)行修補(bǔ)，或是徹底切除損傷部件并焊接新的構(gòu)件。

2 常見故障分析

2.1 立柱故障

立柱是礦用液壓支架的支撐機(jī)構(gòu)，具有頂板壓力支撐及調(diào)節(jié)支架高度等作用，包括導(dǎo)向環(huán)（套）、活柱、密封元件及缸體等構(gòu)件。礦用液壓支架立柱密封圈通常使用橡膠材質(zhì)，煤礦井下回采過程中液壓支架使用時間久、工作頻繁，很容易造成橡膠密封圈磨損、老化、變形、損壞，嚴(yán)重影響立柱初撐力。外力擠壓質(zhì)量差或受乳化液腐蝕后的液壓支架供液膠管會造成供液膠管破損，影響正常供液。立柱中的導(dǎo)向件受力較為集中，且在其推移過程中因自身質(zhì)量問題或遭遇超出導(dǎo)向件屈服極限的擠壓應(yīng)力后會發(fā)生不可逆形變[2]。礦用液壓支架立柱自身體積大、重量重，更換難度大，若對病害支架更換不及時，則會造成缸體老化或擠壓損壞，影響立柱的伸縮性能。

2.2 油缸泄漏故障

礦用液壓支架油缸泄漏故障主要由以下原因引起：缸體內(nèi)部密封圈因材質(zhì)及長期使用等原因而變質(zhì)變形，無法與臨近部件密切貼合，引發(fā)內(nèi)部液體泄露；在支架反復(fù)運作的過程中，內(nèi)外力的聯(lián)合作用下密封機(jī)構(gòu)磨損程度不斷加深，導(dǎo)致密封機(jī)構(gòu)和密封圈無法緊密粘連。在綜采工作面生產(chǎn)過程中，未嚴(yán)格按照工藝要求特殊處理密封機(jī)構(gòu)表面焊接處，導(dǎo)致其表面粗糙不平整，影響密封效果。

2.3 控制元件故障

鋼球與閥座密封性能不良引發(fā)液壓支架結(jié)構(gòu)內(nèi)部串液；閥座密封圈變形損壞；雜物堵塞鋼球和閥座接觸部位。閥墊和閥柱端面密封不嚴(yán)導(dǎo)致進(jìn)液和回液發(fā)生串流；閥墊密封膠圈變形損壞造成控制元器件內(nèi)液流聲增大及立柱千斤頂因供液不足而動作遲緩。

3 日常檢修要點

3.1 立柱故障日常檢修

在礦井井下回采過程中一旦發(fā)現(xiàn)液壓支架密封圈附近有乳化液滲漏痕跡必須立即停泵，更換損壞的密封圈，并保證液壓支架初撐力滿足規(guī)范要求。液壓支架入井前安排技術(shù)人員檢查并驗收支架膠管及組件，盡可能避免膠管彎曲，增大回液管通徑并應(yīng)用多回路供液方式，及時更換失效變形組件，在更換過程中必須注意工藝工序，避免人為損傷。此外，還應(yīng)建立日常檢查機(jī)制，定期檢查過程中若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向件偏離軌道或動作緩慢，必須立即檢查立柱導(dǎo)向件，同時應(yīng)確保多支架同步工作，避免單個導(dǎo)向件因受力不均而影響立柱性能的發(fā)揮。立柱工作面如果出現(xiàn)膨脹形變等病害，已無維修的必要，必須整體更換；而對于立柱缸體老化、腐蝕、形變及破壞，可按照“刮除鍍層→補(bǔ)焊→修整打磨→重新電鍍”的次序維修。

3.2 油缸泄漏故障日常檢修

井下回采過程中如發(fā)現(xiàn)油缸周圍存在霧狀現(xiàn)象或通過體表直接感受到油缸密封部位異常潮濕，則表明密封圈已失效，必須立即更換。通過檢查原因若發(fā)現(xiàn)油缸筒壁內(nèi)部結(jié)構(gòu)及活塞故障是造成油缸泄露的主因時，必須及時處理油缸內(nèi)壁，打磨密封不嚴(yán)密部位。對于較為嚴(yán)重的油缸泄露病害，必須拆開油缸回路檢查密封圈、密封件性能狀態(tài)，對于已經(jīng)發(fā)生形變和損壞的密封圈應(yīng)立即更換，并確保密封圈和密封件的匹配性。

3.3 控制元件故障日常檢修

定期清理鋼球和閥座間雜物并檢查閥座和鋼球的密封性能，對于閥柱端面不平整或閥墊密封不嚴(yán)密等情形應(yīng)立即更換并打磨端面。一般情況下礦用液壓支架控制元件閥組整體嚴(yán)密性較好，損壞不容易發(fā)生，但是如果出現(xiàn)滲液則必須將全部閥組出井檢查，為縮短檢修時間，避免單個片閥更換后類似事故再次發(fā)生，建議采用控制元件閥組整體更換[3]策略。

4 結(jié)語

液壓支架是礦井井下綜采工作面重要的設(shè)備之一，其性能及運行質(zhì)量直接關(guān)系到礦井生產(chǎn)的安全性與效率性，為此礦井管理者必須高度重視液壓支架日常維修與性能維護(hù)，定期組織專業(yè)技術(shù)人員對液壓支架使用過程中可能發(fā)生的故障進(jìn)行研討探究，總結(jié)故障原因，并研究檢修處理策略，保證礦用液壓支架穩(wěn)定高效運行。根據(jù)實地考察結(jié)果，該煤電集團(tuán)F 煤礦針對液壓支架常見故障進(jìn)行日常檢修處理后，9-210 工作面后期回采過程中僅發(fā)生過1 起因操作人員原因而導(dǎo)致的液壓支架故障，支架故障率顯著降低，工作面安全高效回采得以保證。