綜采工作面液壓支架千斤頂漏液?jiǎn)栴}分析及改進(jìn)研究

陳小明

（山西焦煤集團(tuán)霍州煤電鑫鉅煤機(jī)裝備制造有限責(zé)任公司， 山西 霍州 031400）

引言

目前，隨著智能工作面的不斷普及和礦井開采深度的不斷延伸，煤層圍巖應(yīng)力也不斷增大，對(duì)液壓支架的承重能力、靈敏度都提出了更高要求。立柱千斤頂是綜采工作面液壓支架的主要元件。通過立柱千斤頂?shù)闹巫饔?，能夠保證工作面必要的行動(dòng)空間和安全距離，達(dá)到工作面標(biāo)準(zhǔn)化“兩平一直”要求[1]。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，綜采工作面掩護(hù)式支架應(yīng)保持完好，千斤頂漏液率應(yīng)＜1%[2]。但由于工作面粉塵、水汽等環(huán)境影響和人為原因，立柱千斤頂出現(xiàn)漏液竄液現(xiàn)象極為普遍，以某礦為例，工作面掩護(hù)式支架漏液檢修率常年保持在1.6%左右，不但影響現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)效果和推進(jìn)效率，甚至引發(fā)壓架、死架甚至冒頂事故，影響工作面支護(hù)安全。因此有必要對(duì)立柱千斤頂漏液?jiǎn)栴}進(jìn)行分析，從源頭解決問題。

1 某礦液壓支架概況

某礦為某煤業(yè)公司下屬主力礦井?，F(xiàn)開采3 號(hào)煤層，其1308 工作面采煤方式為綜合機(jī)械化采煤一次采全高，工作面長(zhǎng)度在210 m 左右，配套支架類型為ZY8600/20/40D（153 架），質(zhì)量為27 t，尺寸為6850 mm×1860 mm×40 mm。液壓支架的立柱千斤頂如圖1 所示。

圖1 支架立柱千斤頂結(jié)構(gòu)示意圖

工作面回采一個(gè)月后，部分支架出現(xiàn)接頂不實(shí)、頂梁升不到位、竄液漏液嚴(yán)重等問題，不但影響工作面回采效率，而且極易造成漏頂壓架等嚴(yán)重事故。因此有必要對(duì)支架千斤頂漏液?jiǎn)栴}進(jìn)行深入分析，針對(duì)性制定改進(jìn)措施，保證工作面安全高效回采。

2 漏液原因分析

2.1 漏液統(tǒng)計(jì)

液壓支柱千斤頂漏液包括外竄液形式和內(nèi)竄液形式[3]。其中外竄液是在立柱千斤頂兩腔接口、高壓膠管接頭及U 型卡處有乳化液滴滲現(xiàn)象，容易被人發(fā)現(xiàn)；內(nèi)竄液是在執(zhí)行推移架操作時(shí)，千斤頂內(nèi)有乳化液流動(dòng)聲音發(fā)出，造成支架動(dòng)作緩慢，行程不足[4]。為準(zhǔn)確探究千斤頂漏液原因，對(duì)2019 年11 月—2020年2 月工作面支架漏液情況統(tǒng)計(jì)如下：

如表1 可知，自2019 年11 月開始，工作面液壓支架千斤頂?shù)脑滦孤┞史謩e為1.6%、2.0%、0.8%和2.0%，平均泄漏率為1.6%，遠(yuǎn)高于煤礦安全規(guī)程規(guī)定的1%。

表1 工作面液壓支架漏液統(tǒng)計(jì)表

2.2 原因分析

對(duì)表1 中液壓支架千斤頂漏液原因進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，得調(diào)查結(jié)果如下頁表2。

對(duì)下頁表2 中支架漏液次數(shù)進(jìn)行頻次排列，分別計(jì)算不同漏液原因的存在權(quán)重，如下頁表3。

表2 液壓支架千斤頂漏液原因調(diào)查表

如下頁表3 可知，在造成支架漏液的諸多因素中，檢修工藝不完善是造成支架漏液的最主要因素，占比高達(dá)42%；其次是支架千斤頂?shù)拿芊饧|(zhì)量問題，占比達(dá)到38%，兩者相加達(dá)到80%，是造成千斤頂漏液的關(guān)鍵原因。

表3 千斤頂漏液原因頻數(shù)權(quán)重表

3 改進(jìn)措施

3.1 檢修工藝不完善改進(jìn)措施

1）優(yōu)化配件裝配工藝。綜采工作面的液壓支架，一次安裝、回采和撤架為一個(gè)周期，隨后才能上井返修。液壓支架在升降架、推移過程中，乳化液經(jīng)高壓膠管進(jìn)入高壓腔，在各類密封配件的共同作用下再由高壓腔進(jìn)入低壓腔，從而完成一系列動(dòng)作[5]。但對(duì)千斤頂活塞、防塵蓋等易損配件，由于工作面現(xiàn)場(chǎng)拆解安裝程序復(fù)雜，很難保證安裝精度，極易造成配件裝配質(zhì)量不合格。再加上生產(chǎn)進(jìn)度和現(xiàn)場(chǎng)條件等因素，不能對(duì)裝配質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查把關(guān)，最終導(dǎo)致支架千斤頂竄液。

針對(duì)上述問題，可采取如下措施：一是優(yōu)化密封配件的裝配工藝，嚴(yán)格按措施要求進(jìn)行拆卸安裝，提高檢修人員現(xiàn)場(chǎng)裝配技術(shù)熟練度；二是對(duì)檢修裝配質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，要求現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸公差對(duì)配件裝配情況進(jìn)行檢查，保證安裝裝配精度；三是對(duì)存在竄液?jiǎn)栴}的支架千斤頂及時(shí)處理，做到小問題不過班，大問題不過天，保證液壓支架的整體質(zhì)量。

2）嚴(yán)格按要求裝配加壓試驗(yàn)。液壓支架井上裝配完成后，需要以31.5 MPa 的額定壓力，對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行逐一試驗(yàn)，支架所有千斤頂無漏液合格后方可下井。但實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，由于乳化液泵站壓力不足、乳化液質(zhì)量、管路滲漏等問題，極易造成實(shí)際壓力低于額定壓力，影響實(shí)驗(yàn)最終效果。

針對(duì)上述問題，可在地面支架加壓試驗(yàn)時(shí)，將實(shí)際壓力提高10%左右，保證乳化液在千斤頂中壓力略高于額定壓力，確保試驗(yàn)質(zhì)量。

3）合理選擇密封件型號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)拆解檢修時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)O 型圈或擋圈尺寸不匹配、蕾型圈磨損嚴(yán)重等問題，可以在井下庫房多配備千斤頂密封配件，并將磨損動(dòng)作較多的蕾型圈更換為更加耐磨的聚氨酯按磁力，保證密封效果。

3.2 密封件問題改進(jìn)措施

1）選用高質(zhì)量密封件。支架千斤頂?shù)拿芊饧ㄝS密封和孔密封兩種，其中軸密封是典型的易損件，因此對(duì)其質(zhì)量要求也更高。實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)定期對(duì)軸密封進(jìn)行更換，避免配件結(jié)合面的配合公差變大。

2）盡量縮小密封件與結(jié)合面的配合公差。千斤頂密封的尺寸公差一般為+0.1～+0.2，實(shí)際裝配檢修時(shí)，可以進(jìn)一步縮小封件與結(jié)合面的配合公差，即控制在+0.05～+0.15，千斤頂動(dòng)作時(shí)就能起到較好的密封效果，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際靈活調(diào)整。

4 應(yīng)用效果分析

按照上述措施改進(jìn)后，于2020 年7—10 月對(duì)支架千斤頂密封效果進(jìn)行了跟蹤測(cè)量，經(jīng)改進(jìn)后漏液情況如表4。

表4 液壓支架千斤頂漏液情況統(tǒng)計(jì)表

如表4 所示，按上述措施改進(jìn)后，支架千斤頂?shù)穆┮呵闆r明顯減少，平均漏液率從1.6%減小至0.2%，有效提高了支架千斤的工作壽命，降低了檢修時(shí)間和工作強(qiáng)度，檢修質(zhì)量有了較大提高。

5 結(jié)語

通過優(yōu)化配件裝配工藝、嚴(yán)格按要求裝配加壓試驗(yàn)、合理選擇密封件型號(hào)、選用高質(zhì)量密封件、盡量縮小密封件與結(jié)合面的配合公差等措施，液壓支架千斤漏液情況明顯減少，平均漏液率從1.6%減小至0.2%，有效提高了支架千斤的工作壽命，降低了檢修時(shí)間和工作強(qiáng)度。對(duì)于工期不足、人員不足等其他問題，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)人員勞動(dòng)組織管理，保證實(shí)際檢修時(shí)間，不斷提高液壓支架檢修質(zhì)量。