煤礦液壓支架的故障成因及其維護(hù)

種濤

（棗莊市弘大實(shí)業(yè)總公司，山東 棗莊 277519）

煤礦液壓支架的故障成因及其維護(hù)

種濤

（棗莊市弘大實(shí)業(yè)總公司，山東 棗莊 277519）

我國是煤炭資源產(chǎn)出大國，煤炭作為我國發(fā)展過程中重要的戰(zhàn)略資源和能源，在保證國家和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。為落實(shí)節(jié)能環(huán)保，在煤炭開采和生產(chǎn)制造領(lǐng)域開始推廣并運(yùn)用煤礦液壓施工技術(shù)，不斷推動煤礦原有發(fā)展結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級，走可持續(xù)發(fā)展道路。

煤礦；液壓支架；故障成因；維護(hù)

液壓支架的好和壞，與煤炭安全問題有直接關(guān)系，如果在生產(chǎn)過程中，其出現(xiàn)問題會對施工人員的安全造成威脅。當(dāng)前，液壓支架作為常用的煤礦開采設(shè)備，不單與人身安全有關(guān)，也與煤礦的產(chǎn)量有關(guān)。此設(shè)備體積大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且在煤礦開采中使用頻繁，因此要定期對液壓支架進(jìn)行安全監(jiān)測，找到有關(guān)故障原因，積極找到應(yīng)對辦法來預(yù)防，這項(xiàng)工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 煤礦液壓支架技術(shù)的主要分類

1.1 支撐式液壓支架

在所有的支架類型中，支撐式的使用頻率最高，因?yàn)榇朔N類型的支架具備多條呈垂直角度分布的支柱，在使用過程中，可以最大程度的保證支架整體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。在運(yùn)作階段，支撐式支架完全依賴支柱和頂梁產(chǎn)生相互作用力予以支撐，需要嚴(yán)格控制好對頂板的施工操作，盡可能的維護(hù)好空間支架，通常情況下，在頂板相對完好的煤層中應(yīng)用頻率更高。

1.2 掩護(hù)式液壓支架

這種支架的主要特點(diǎn)為支柱按照一定順序依次排開，頂梁較短、支柱較少，進(jìn)行支架操作的時(shí)候大多進(jìn)行傾斜布局，有效銜接頂梁部位。其使用優(yōu)勢為，可以利用自身具備的良好支撐體系對施工整體空間范圍做好合理的維護(hù)工作，常用于松軟煤層中，收效甚佳。

1.3 支撐掩護(hù)式液壓支架

此種支架類型介于支撐式支架和掩護(hù)式支架之間，屬于中庸支架類型，其特點(diǎn)是具有兩排支柱，一排能夠有效對頂梁產(chǎn)生支撐作用，另一排當(dāng)作支撐掩護(hù)梁，可以在施工過程中做好對操作空間的支撐和有效維護(hù)，一般常用于穩(wěn)定煤層操作中。

2 煤礦液壓支架的故障成因

2.1 支架失穩(wěn)

導(dǎo)致支架失穩(wěn)問題出現(xiàn)的原因包括多個(gè)方面，本文主要從以下幾個(gè)層面進(jìn)行分析。

（1）沒有徹底清除支架低端位置存在的煤渣和雜物。在煤礦周邊選擇合適的位置進(jìn)行支架搭建工作，需要保證位置處于寬闊平坦的位置，以保證支架的穩(wěn)定性。在確定好位置之后，要對支架現(xiàn)場進(jìn)行全方面的打掃，重點(diǎn)做好浮煤的清理工作。如果在清理工作不到位的情況下進(jìn)行支架安裝，浮煤的存在會導(dǎo)致支架底部位置起伏不平，容易在施工中發(fā)生安全事故。

（2）工作面冒頂現(xiàn)象的發(fā)生。在煤礦施工過程中，那些煤壁相對松軟的位置和頂板不夠堅(jiān)固的部位，常常會出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。如果在操作階段沒有注意這些問題，導(dǎo)致工作面發(fā)生冒頂，甚至冒頂范圍超出預(yù)控能力之時(shí)，就會導(dǎo)致頂板壓力被分散開來，容易發(fā)生傾倒和坍塌事故。

（3）推溜移架的方式有誤。進(jìn)行壓力推動轉(zhuǎn)移的過程中，如果無法合理控制推溜移架，就容易導(dǎo)致來壓操作隨時(shí)中斷，無法連貫進(jìn)行，來壓后形成的作用力無法得到有效釋放，在這些原因的共同作用下，使得支架失去穩(wěn)定性，容易發(fā)生安全事故。

2.2 主要部件損壞

（1）立柱故障。在綜采面進(jìn)行施工操作的過程，一定要合理安裝支架，以起到對有效空間的開拓作用。要知道承載液壓支柱壓力的物體是立柱，在此過程中，立柱主要故障表現(xiàn)形式為：升柱故障、降柱故障和承載故障。進(jìn)行煤礦開采的過程中，如果操作閥組在進(jìn)行上升操作的過程中出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致無法繼續(xù)開展施工操作。導(dǎo)致上升操作停滯不前的原因，主要是因?yàn)榱⒅谑褂眠^程中發(fā)生嚴(yán)重形變，導(dǎo)致乳化液滲漏堵塞過濾器，無法繼續(xù)承受額定承載量帶來的壓力，出現(xiàn)自降或者停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情形。也就是說，立柱發(fā)生泄漏會直接損壞安全閥和泵壓，導(dǎo)致出現(xiàn)承載故障。

（2）液壓閥故障。構(gòu)成液壓支架的基礎(chǔ)性原件就是液壓閥，在液壓支架操作使用過程中，液壓閥呈現(xiàn)的主要特點(diǎn)之一就是使用周期較短，經(jīng)常出現(xiàn)液壓閥損壞等情況，主要原因就是組建材質(zhì)無法適應(yīng)施工環(huán)境。由于綜采面操作中沒有對液壓箱進(jìn)行科學(xué)合理的防塵操作，又需要插大量的油管，導(dǎo)致周圍空氣質(zhì)量較差，存在很多雜質(zhì)，都會對液壓閥造成不同程度的損害。

2.3 自動降架和死架

在液壓系統(tǒng)運(yùn)作的過程中，常見的故障就是液壓滲漏情況的發(fā)生。上文已經(jīng)闡釋過如果液壓系統(tǒng)發(fā)生立柱滲漏的情況，就會導(dǎo)致支架出現(xiàn)自動降架，嚴(yán)重時(shí)可能會引起大范圍的安全事故發(fā)生。進(jìn)行綜采面施工操作的過程中，有時(shí)候液壓支架會整個(gè)縮入缸內(nèi)，導(dǎo)致整個(gè)支架的頂端不能完成既定的升起工作，形成“死架”，導(dǎo)致安全閥失控。

3 煤礦液壓支架維護(hù)措施

3.1 更新液壓支架的設(shè)計(jì)理念

對于煤礦開采施工操作來說，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化對液壓支架的設(shè)計(jì)方案非常重要，在此階段，要求煤礦企業(yè)積極吸收并引入先進(jìn)國家的施工工藝，對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，在保留精華部分的基礎(chǔ)上積極創(chuàng)新，研制出與我國煤礦發(fā)展實(shí)際情況相一致的支架設(shè)計(jì)技術(shù)。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該不斷提升支架的安全可靠性能，為我國采礦事業(yè)的發(fā)展提供更加安全有保障的設(shè)計(jì)方案。就現(xiàn)階段的發(fā)展而言，我們應(yīng)該緊跟時(shí)代的發(fā)展需要，滿足我國煤礦生產(chǎn)發(fā)展需要，不斷創(chuàng)新支架設(shè)計(jì)理念，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息軟件對設(shè)備發(fā)生的故障進(jìn)行有效分析，優(yōu)化內(nèi)部系統(tǒng)，強(qiáng)化支架細(xì)節(jié)內(nèi)容建設(shè)，增加支架本身的固定性。除此之外，還應(yīng)該用材質(zhì)性能類似的材料進(jìn)行對液壓支架的模擬試驗(yàn)操作，充分了解支架內(nèi)部構(gòu)成細(xì)節(jié)和相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)，保證總體設(shè)計(jì)的合理性。

3.2 焊接過程細(xì)節(jié)控制

（1）材料復(fù)驗(yàn)。當(dāng)工程所需要的焊接材料運(yùn)送到施工現(xiàn)場之后，需要抽取具有代表性的樣品進(jìn)行相應(yīng)的檢測工作，通過試驗(yàn)檢測判斷其有效成分、熔敷金屬力學(xué)性等，對相應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量做好復(fù)測工作，科學(xué)準(zhǔn)確的標(biāo)注好材料的規(guī)格和使用性能。對復(fù)驗(yàn)材料的牌號按照一定的順序做好標(biāo)注，保證焊材質(zhì)量與工程要求相一致。（2）備料。進(jìn)行對數(shù)控機(jī)床的下料切割工作，需要保證鋼材料表面處于平整光滑的狀態(tài)，不能在切割過程中發(fā)生形變情況。（3）結(jié)構(gòu)件拼裝。進(jìn)行對結(jié)構(gòu)件拼裝操作設(shè)計(jì)過程中，一般會利用在操作平臺上進(jìn)行頂板畫線的方式，使得零散構(gòu)件拼裝成型。在進(jìn)行拼裝的時(shí)候要主要預(yù)留安全空間，防止焊接過程中發(fā)生的形變情況，在焊接中可以采用點(diǎn)固剛性拉筋予以輔助，在完成焊接相應(yīng)操作之后，需要打掃施工現(xiàn)場，保證焊接處密實(shí)度和平整度。

3.3 活柱和活塞桿加工

活柱、活塞桿，經(jīng)過一段時(shí)間之后其表面鍍層就會出現(xiàn)大面積的毀損情況，表面出現(xiàn)溝痕、裂縫等情況。為了盡可能提升工件的整體使用周期和使用質(zhì)量，首先，應(yīng)該對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行精加工操作，盡可能減小設(shè)備誤差，在施工中做到精準(zhǔn)、高效；也可進(jìn)行激光熔敷處理活柱（需電鍍件）表面，雖然成本較電鍍費(fèi)用高，但如果是千斤頂?shù)谝淮尉S修或生產(chǎn)面頻繁轉(zhuǎn)換的情況，激光熔敷的活柱較普通電鍍件使用壽命明顯延長且不易出現(xiàn)鍍層脫落、起泡等問題，避免了電鍍費(fèi)用的重復(fù)投入。

3.4 密封件的檢查與維修

液壓閥件及千斤頂中的各類密封件是重要組成部件，起到至關(guān)重要的作用。它具有防止液壓油等工作介質(zhì)內(nèi)泄的作用。如果里面有油液泄漏，進(jìn)一步檢查活塞桿和活塞間的密封圈是否損傷，如果活塞間的密封圈也損傷，就要根據(jù)損傷情況更換相應(yīng)部件。需要注意的是，在更換的時(shí)候，密封件的材質(zhì)、尺寸規(guī)格必須完全相同，根據(jù)原有部件設(shè)計(jì)進(jìn)行制作，再按照原來的安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，不可標(biāo)新立異。目前我們維修使用的密封件材質(zhì)多為車削的聚氨酯密封、聚四氟類密封及部分橡膠密封，聚氨酯優(yōu)點(diǎn)是使用壽命長、抗磨損性強(qiáng)、不易腐蝕；橡膠類密封件優(yōu)點(diǎn)是延展性強(qiáng)、彌補(bǔ)尺寸差較好、便于安裝；但都有一定的缺點(diǎn)。通過實(shí)踐使用我們發(fā)現(xiàn)復(fù)合式組合密封的使用效果更好，可以讓聚氨酯和橡膠的優(yōu)點(diǎn)都能得到體現(xiàn)。

3.5 零件平面度和彎曲控制

零件平面度質(zhì)量直接影響拼裝的尺寸精度，在部分重要位置能改善受力情況，減少鋼板失穩(wěn)產(chǎn)生變形。另外，進(jìn)行鋼板碾壓校平能在鋼板表面產(chǎn)生加工硬化，提高鋼板力學(xué)性能。為提高零部件平面度性能，應(yīng)用數(shù)控九輥鋼板平板機(jī)對鋼板進(jìn)行數(shù)字化精確的校平處理。生產(chǎn)中通過應(yīng)用數(shù)控九輥鋼板平板機(jī)對鋼板進(jìn)行多次碾壓后，能保證鋼板的表面平面度控制在0.1%～0.2%，明顯提高鋼板表面質(zhì)量。對于有特殊要求的彎曲零件，根據(jù)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)特種壓形胎具，并確保彎曲件尺寸的精度和質(zhì)量。

4 結(jié)語

在進(jìn)行煤礦開采的過程中，要完善對煤礦液壓支架相關(guān)施工要素的合理把控，針對不同的煤礦類型，選擇不同液壓支架種類，保障煤礦采煤現(xiàn)場的施工安全，實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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1671-0711（2017）12（上）-0057-02