采煤工作面液壓支架立柱泄漏問題及解決措施研究

劉從朋

（晉能控股裝備制造集團(tuán)華越機(jī)械有限公司， 山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

近年來(lái)，液壓支架在我國(guó)煤礦井下綜合工作面得到了廣泛的應(yīng)用，這是一種利用液體壓力來(lái)產(chǎn)生支配力的液壓動(dòng)力裝置，同時(shí)也能夠在此基礎(chǔ)上利用自動(dòng)移動(dòng)功能來(lái)對(duì)頂板進(jìn)行更好的支護(hù)作用，更是綜合機(jī)械化采煤過程中不可或缺的一部分。液壓支架支柱發(fā)展的可行性以及穩(wěn)定性都直接關(guān)系到了整個(gè)采煤工作面運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。但在操作的過程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)頂梁下沉、頂板下沉以及高壓液體泄露的現(xiàn)象，給相關(guān)的地下采煤操作人員帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。

1 液壓支架的界定

液壓支架的發(fā)展從理論上來(lái)說(shuō)是一種利用液體壓力來(lái)產(chǎn)生支配力的液壓動(dòng)力裝置，并且由于液壓支架自身的縱橫向穩(wěn)定性極好、防護(hù)能力較強(qiáng)且對(duì)頂板適應(yīng)能力強(qiáng)，適合放在地下綜合采煤工作面使用，其適用范圍主要在水平面之和≤10°的緩傾型厚煤層當(dāng)中，主要由立柱、底座、頂梁以及防護(hù)梁等基本構(gòu)件形成。立柱作為液壓支架發(fā)展中的重要組成部分，同時(shí)還承擔(dān)了在液壓支架的頂梁以及尾梁等部位的壓力，所以也將立柱的質(zhì)量問題看作液壓支架合理運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。其次，由于液壓支架在使用的過程當(dāng)中，其尺寸以及長(zhǎng)度會(huì)根據(jù)不同的地質(zhì)條件而發(fā)生變化。在實(shí)際的使用過程當(dāng)中，無(wú)論是單伸縮還是雙伸縮，立柱都會(huì)由于發(fā)生故障造成不同程度的立柱泄露現(xiàn)象，直接加大了頂梁的支撐力度，導(dǎo)致頂板下沉，進(jìn)一步泄露高壓液體，為工作人員帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。因此，還需要分析液壓支架造成立柱泄露的根本原因，以便提出對(duì)應(yīng)的解決對(duì)策，避免出現(xiàn)頻繁的液壓支柱泄露故障。

2 液壓支撐柱中高壓液體泄露問題

液壓支架中的液壓支撐柱主要由活動(dòng)柱組件、缸體組件以及加長(zhǎng)桿組件組裝而成，而其中的立柱則是位于整個(gè)缸體的最外側(cè)，是液壓支架的主體，如圖1 所示。

關(guān)于高壓液體的泄露問題可以分為以下兩種現(xiàn)象，即液壓支架的內(nèi)部泄漏和外圍泄露。首先從內(nèi)部泄漏的角度來(lái)看，造成內(nèi)部泄漏的原因主要是高壓缸腔到低壓活塞桿腔之間的距離形成緩慢損失造成支柱支撐的內(nèi)部泄漏，在此過程中也會(huì)導(dǎo)致高壓缸內(nèi)的整體壓力隨之下降。其次，從外圍泄露的情況來(lái)看，當(dāng)液壓支架中的液壓管路接頭以及各種焊接接頭的連接處破損，造成外部液體泄漏。同時(shí)，正是由于高壓液體流失到了柱子外部，加之柱子外部的自身環(huán)境也十分潮濕，所以減少了活塞桿的縮回事件以及頂梁下沉的現(xiàn)象。但從根本上來(lái)說(shuō)，這兩種方式的高壓液體泄漏都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)支撐柱的抗壓力能力降低，進(jìn)而加強(qiáng)頂梁的整體承重力度，主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：第一，在使用立柱密封件的過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)由于高壓的工作狀態(tài)造成構(gòu)建磨損、變形甚至是斷裂，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的塑性流動(dòng)。第二，由于密封圈的表面受損出現(xiàn)了碎裂的現(xiàn)象，也會(huì)直接造成立柱泄露，所以在實(shí)際的綜采面通常利用蕾型密封圈。第三，蕾型密封圈只能做到延長(zhǎng)時(shí)間，不能夠從根本上解決問題，所以在蕾型密封圈的使用過程當(dāng)中也會(huì)出現(xiàn)一定的磨損變形，進(jìn)而造成立柱泄露以及活柱帶液現(xiàn)象[1]。

3 采煤工作面液壓支架立柱泄漏原因

3.1 密封圈的性能不足

在液壓支柱的立柱結(jié)構(gòu)當(dāng)中，其密封圈的主要性能取決于它的密封結(jié)構(gòu)、材料性能以及尺寸、工藝發(fā)展等。目前，我國(guó)的國(guó)產(chǎn)密封圈在發(fā)展中存在的最突出問題就是它的材料性能較差且成型工藝發(fā)展不成熟，密封圈的尺寸也會(huì)隨著使用時(shí)間而發(fā)生改變。尤其是在利用整體溝槽的過程當(dāng)中，鼓型圈會(huì)由于密封圈的尺寸變化而無(wú)法安裝，在蕾型圈的安裝過程當(dāng)中也要先用力拉大才能裝于溝槽當(dāng)中，在縮回原位的過程當(dāng)中才能進(jìn)行使用。其次，由于液壓支架中的夾步伸長(zhǎng)率極小，所以在安裝的過程當(dāng)中很容易造成密封圈失效的現(xiàn)象，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)密封圈的整體質(zhì)量。

3.2 缸體及溝槽加工精度不合格

缸體組件的加工精準(zhǔn)度以及溝槽的結(jié)構(gòu)尺寸作為液壓支架中立柱發(fā)展的重要組成部分之一，也是造成立柱泄露的主要因素。這也是由于在立柱的使用過程當(dāng)中，溝槽結(jié)構(gòu)的誤差會(huì)對(duì)整體的密封圈預(yù)緊力有一定的影響。但值得注意的是，密封圈的預(yù)緊力不足并不會(huì)造成立柱泄露，所以在對(duì)立柱進(jìn)行初使用的過程當(dāng)中并不會(huì)出現(xiàn)類似現(xiàn)象，而是在使用了一段時(shí)間過后，在液壓支柱經(jīng)歷了大修的過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大修后的加工精度達(dá)不到原始精度的現(xiàn)象，也是必然會(huì)產(chǎn)生的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致整體的密封效果較低，出現(xiàn)液壓支柱立柱泄露的問題[2]。

3.3 工作介質(zhì)和使用條件差

由于煤礦產(chǎn)業(yè)綜采工作面的特殊地理環(huán)境，在采煤工作面當(dāng)中，其液壓支架的乳化液經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)。在長(zhǎng)期的高壓力、高負(fù)荷的發(fā)展作用下，其密封效果可能會(huì)出現(xiàn)黏滯滑動(dòng)，從而導(dǎo)致急性磨損現(xiàn)象的發(fā)生。其次，在活柱的利用過程中，如果沒有及時(shí)加強(qiáng)對(duì)活柱的保護(hù)力度，就會(huì)造成由于煤塊隕落導(dǎo)致的活柱表面碰傷，進(jìn)而使活柱鍍鉻層下方逐漸膨脹，對(duì)缸體的密封件造成嚴(yán)重?fù)p傷，造成立柱泄露中的外圍泄露。

4 采煤工作面液壓支架立柱泄漏的解決措施

4.1 選用高性能的復(fù)合密封圈

液壓支架中的立柱作為整個(gè)支架發(fā)展的核心部件，在采煤工作面的發(fā)展過程中長(zhǎng)期處于高壓的工作狀態(tài)。因此，選用高性能的復(fù)合密封圈不僅能夠更好地滿足其工作性能指標(biāo)，同時(shí)對(duì)于密封圈的磨損以及變形來(lái)說(shuō)也能更好地發(fā)揮密封圈的材料特點(diǎn)。例如聚氨酯密封圈就是一種性能優(yōu)良的密封材料，這種材料不僅高度和強(qiáng)度大于傳統(tǒng)性能的密封圈，同時(shí)它的耐磨性也十分突出，特別適合作為往復(fù)軸向密封，且工作壽命極長(zhǎng)，進(jìn)步一延長(zhǎng)了液壓支架的工作時(shí)間，保障密封圈本身的質(zhì)量[3]。

4.2 保證正確的缸體及溝槽尺寸精度

由上文可知，鋼體結(jié)構(gòu)以及溝槽尺寸精度是液壓支架中立柱的重要組成部分。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，首先要保障活塞、缸體以及活柱之間的發(fā)展間隙，既要保障液壓支柱整體裝配的簡(jiǎn)便性，同時(shí)也要保障其密封材料在不同的高壓液體中擁有足夠的壓力。其次，在密封溝槽的設(shè)計(jì)當(dāng)中，也要保障其溝槽不能擁有毛刺以及飛邊的黃臺(tái)，而是要利用適當(dāng)?shù)膱A弧裝置，防止在實(shí)際的運(yùn)行過程中對(duì)密封部件造成磨損。一旦遇到大幅度的溝槽磨損，就必須及時(shí)進(jìn)行大修，從根本上解決液壓支架的立柱泄露問題。

4.3 加強(qiáng)立柱使用過程中的維護(hù)保養(yǎng)

保障液壓支架長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作狀態(tài)，還需要對(duì)其進(jìn)行日常的檢修以及維護(hù)。這就要求相關(guān)的維修人員要密切關(guān)注立柱的使用狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)立柱出現(xiàn)壓力高低的變化，就應(yīng)該及時(shí)做到跟蹤記錄，保障立柱的使用性能，在必要時(shí)可以進(jìn)行設(shè)備更換。比如在立柱中的密封圈經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用以后就會(huì)出現(xiàn)自然磨損，需要定期更換磨損力度大且已經(jīng)失效的密封圈。另外，在采煤工作面進(jìn)行綜采的狀態(tài)下，也要做好對(duì)活柱表面的防護(hù)措施，避免受到由于煤塊掉落而發(fā)生的杠桿損害，進(jìn)而減輕立柱的漏液現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

液壓支架是當(dāng)前綜合采煤工作面中的重要機(jī)械設(shè)備，而立柱又是液壓支架發(fā)展的核心部件，一旦發(fā)生故障不僅會(huì)影響整個(gè)支架對(duì)頂板的支護(hù)作用，增加頂梁的控制難度。雖然液壓支柱造成立柱泄露的現(xiàn)象的原因是多樣化的，但在實(shí)際中仍然可以通過選用高性能的復(fù)合密封圈以及定期更換磨損失效的密封圈來(lái)防止泄露現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，也可以在此基礎(chǔ)上保證正確的缸體及溝槽尺寸精度，加強(qiáng)對(duì)立柱在使用過程中的維護(hù)保養(yǎng)，進(jìn)一步提高液壓支柱的使用年限。通過多層面共同發(fā)展的方式，采取更有效的防泄露措施，全面提高液壓支架在采煤工作面發(fā)展的穩(wěn)定性。