綜采液壓支架常見故障分析及對策

吳閃珠

（中國平煤神馬能源化工集團(tuán) 七礦，河南 平頂山 467000）

0 引言

液壓支架在工作面主要起控制頂板、隔離采空區(qū)等作用，其主要由框架系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成?？蚣芟到y(tǒng)主要包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件，控制系統(tǒng)主要包括液壓元件等［1］。由于綜采面地質(zhì)條件復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣，支架易出現(xiàn)各種故障，這些故障不僅嚴(yán)重威脅著工作人員的安全，也會影響工作面的正常回采，降低支架的使用壽命?；诖耍斜匾獙σ簤褐Ъ艹Ｒ姽收线M(jìn)行分析，以期減少工作面安全事故，提高勞動效率和經(jīng)濟(jì)效益。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，液壓支架常見故障主要有立柱故障、千斤頂故障、液壓閥故障和底座故障等，造成這些故障的原因主要有工作環(huán)境、支架結(jié)構(gòu)及材質(zhì)和人為操作管理方面的原因。

1 支架常見故障分析

1．1 立柱故障

液壓支架立柱是傳承巖層礦山壓力的主要構(gòu)件，對控制頂板和保證安全作業(yè)起著關(guān)鍵作用。立柱的故障表現(xiàn)為升柱故障、降柱故障以及承載故障等。升柱故障是指當(dāng)操縱桿板至升柱檔位時，立柱上升緩慢或不上升；降柱故障與升柱故障相反，即立柱下降緩慢或不下降；承載故障是指立柱無法承受定值載荷，在達(dá)到額定載荷之前即發(fā)生自降使立柱處于低支撐狀態(tài)，或達(dá)到額定載荷立柱不降使立柱處于超載狀態(tài)。

現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)升柱故障的原因主要是過濾器堵塞、乳化液外漏或內(nèi)竄以及立柱變形磨損等；出現(xiàn)降柱故障的原因主要為漏液，其次為立柱變形損壞；承載故障的原因主要是因為安全閥壓力值低、泵壓低、立柱泄漏以及液控單向閥和安全閥損壞或靈敏度低。

1．2 千斤頂故障

千斤頂是液壓支架的重要部件之一，液壓支架千斤頂主要可分為推移千斤頂和其他千斤頂。同樣，支架千斤頂故障亦可分為推移千斤頂故障和其他千斤頂故障兩大類。推移千斤頂是連接支架底座和采煤管道的構(gòu)件，起推移支架和管道的作用；其他千斤頂主要包括尾梁千斤頂、前梁千斤頂、側(cè)推千斤頂、調(diào)架千斤頂?shù)?，并根?jù)各千斤頂所在部位起不同的作用。

支架千斤頂故障發(fā)生率較高，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)其故障主要有兩種，即作用力達(dá)不到要求和漏液。出現(xiàn)千斤頂作用力不達(dá)標(biāo)的主要原因有泵壓低、人工操作時間過短未達(dá)到泵壓、安全閥壓力值低或閥門損壞；漏液的主要原因有密封件性能差或已損壞、焊縫出現(xiàn)裂紋等。

1．3 液壓閥故障

液壓閥是液壓傳動中控制流體壓力、流量和方向的自動控制元件，是液壓支架的最基本構(gòu)件［2］。根據(jù)其在液壓支架中發(fā)揮的作用不同可分為多路換向閥、安全閥、單向閥、操縱閥以及其他液壓輔助閥。由機(jī)修廠支架液壓閥維修記錄發(fā)現(xiàn)，支架中的各類液壓閥使用壽命均比較低，分析認(rèn)為造成液壓閥損壞的原因主要是工作環(huán)境和液壓閥材質(zhì)。眾所周知，工作面煤粉彌漫、支架油管接口插頭多、液箱防塵差，這些極易促使細(xì)顆粒雜質(zhì)進(jìn)入閥芯和閥座造成液壓閥失效［3］。此外液壓閥材質(zhì)也是造成液壓閥故障及使用壽命縮短的關(guān)鍵所在，目前支架密封件普遍采用聚氨酯材料。聚氨酯材料雖然較橡膠材質(zhì)的耐磨性和密封效果有了提高，但其大多采用澆筑成型法，制作較難控制，以至于密封件生產(chǎn)廠家所產(chǎn)密封件性能參差不一，其直接結(jié)果便是導(dǎo)致液壓閥發(fā)生故障。

1．4 底座故障

液壓支架底座是受力最為復(fù)雜和集中的部位，起穩(wěn)定支架、承載采場礦山壓力的作用，其可靠性直接影響到支架的使用性能和煤炭回采工作?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)支架底座故障主要表現(xiàn)為主筋斷裂和球窩碎裂。分析認(rèn)為，造成支架底座故障的主要原因是工作面地質(zhì)條件較復(fù)雜、地板高低不平、煤層厚度不均等，這樣在回采過程中，常使支架底座處于偏載狀態(tài)，造成底座扭曲、變形，甚至造成底座主筋斷裂和球窩碎裂。

2 支架故障診斷技術(shù)

由于工作面條件惡劣，支架故障率高，一般機(jī)修人員難以診斷和維修?；诖耍Ъ芄收显\斷技術(shù)一直以來是各研究機(jī)構(gòu)和院校的研究重點。有學(xué)者曾給出一套支架故障診斷專家系統(tǒng)，該診斷系統(tǒng)采用PROLOG語言編制，主要由知識庫、推理機(jī)、解釋器、學(xué)習(xí)機(jī)和動態(tài)數(shù)據(jù)庫幾個單元組成［4］。該系統(tǒng)工作原理是：推理系統(tǒng)利用知識庫、數(shù)據(jù)庫和學(xué)習(xí)機(jī)中的故障經(jīng)驗及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，并在解析器中分析出故障種類及故障原因。支架故障診斷專家系統(tǒng)工作原理見圖1。

圖1 支架故障診斷專家系統(tǒng)工作原理圖

此外，中國礦業(yè)大學(xué)何富連教授在研究支架液壓閥故障時研制出了一套檢測液壓閥故障的檢測儀，該檢測原理是：當(dāng)液壓閥漏液時會發(fā)出噪聲，可采用加速度傳感器拾取振動噪聲信號，經(jīng)電荷放大器放大后，送線性通道和帶通濾波器，將各種不同頻率的振動噪聲經(jīng)濾波選頻后根據(jù)噪聲當(dāng)量強(qiáng)度由液晶顯示器顯示液壓閥故障類別［5］。支架液壓閥泄漏檢測儀工作原理見圖2。

3 支架故障預(yù)防及維修

支架在使用過程中出現(xiàn)故障是不可避免的，但可以采取措施降低支架故障的發(fā)生率。基于液壓支架維修檢驗考慮，可從以下幾點預(yù)防和維修支架故障：

（1）充分利用支架智能檢測技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場工人經(jīng)驗分析液壓支架故障的具體部件和故障機(jī)理。根據(jù)不同部件故障機(jī)理進(jìn)行支架維修及維護(hù)工作，充分認(rèn)識故障的發(fā)生機(jī)理，可以有效地預(yù)防故障發(fā)生，對于保障人員安全及礦井高產(chǎn)高效也有著重要的意義。

圖2 支架液壓閥泄漏檢測儀工作原理圖

（2）根據(jù)不同部件故障發(fā)生率對支架進(jìn)行定期檢查，對易損壞的液壓閥安排專人排查，普及液壓支架故障危害性教育，實施主動故障預(yù)防的支架維護(hù)方式，同時加強(qiáng)礦用乳化液和礦用油品質(zhì)量檢測，制定專門的管理制度。

（3）對于支架底座等較難發(fā)現(xiàn)故障的部件，要制定專門的維護(hù)措施。同時可根據(jù)礦井實際情況與支架生產(chǎn)廠家協(xié)調(diào)改造支架，以使其更好地適應(yīng)工作面開采條件。

4 結(jié)語

液壓支架故障的發(fā)生直接影響到采場工人的安全和礦井的經(jīng)濟(jì)效益。通過分析支架常見故障，掌握了不同故障的發(fā)生原因和機(jī)理，給出了支架故障預(yù)防和維修的方案，對于提高支架的使用壽命和降低工人勞動強(qiáng)度有一定的參考意義。

［1］ 李飛谷．煤礦液壓支架故障分析及應(yīng)用［J］．科技信息，2008（10）：304．

［2］ 張勝春．液壓支架液壓閥試驗臺的設(shè)計［J］．水力采煤與管道運(yùn)輸，2010（1）；：65－67．

［3］ 傅京昱．液壓支架密封件技術(shù)現(xiàn)狀與行業(yè)管理探討［J］．煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，39（6）：86－89．

［4］ 韓以倫．液壓支架智能故障診斷系統(tǒng)［J］．煤礦機(jī)械，2004（8）：115－116．

［5］ 何富連，韓紅強(qiáng)，李擎，等．綜采面液壓支架故障診斷機(jī)理及檢測技術(shù)研究［J］．礦業(yè)工程研究，2010，25（1）：49－53．