液壓支架立柱的故障分析及綜合技術改造

摘 要：東龐礦井下綜采工作面服役的ZY5000型液壓支架立柱在使用過程中頻繁出現內部竄液的狀況，通過拆檢、分析故障立柱，對立柱進行技術改造以及采取一套合理的管理措施降低立柱故障率，適用于井下生產條件。

關鍵詞：安全閥；缸體脹缸；快速泄壓；技術改造

引言

液壓支架用來維護采煤工作面頂板，并隔離采空區，為采煤機和刮板運輸機及操縱人員提供安全的工作空間。支架與頂板之間支撐承載的力學原理，包括初撐增阻、承載增阻和恒阻三個工作階段，也就是立柱工作過程。立柱的密封性決定支架本身的增阻性，安全閥溢流性能決定了可縮性和恒阻性，因此立柱、安全閥是保證液壓支架工作性能的關鍵元件。

東龐礦井下21103綜采工作面安裝后初采期間出現的立柱內部竄液，2904A綜采工作面短時間內立柱頻繁出現故障，通過拆檢、分析立柱故障原因，建立一整套保持安全閥有效、乳化液濃度合理和高潔凈度的管理措施，提高立柱的使用壽命，確保井下的安全生產。

1 ZY5000型液壓支架立柱的綜合技術改造

1.1 立柱故障分析

通過對升井立柱進行拆解、檢查、分析，立柱故障主要為立柱脹缸、活柱和中缸外表面的硬傷、劃傷、密封件損壞以及缸體掉底。

1.1.1 脹缸的原因是頂板瞬間來壓，安全閥流量小，立柱不能完成快速泄壓造成缸體脹缸，同時會引起密封損壞。立柱中缸、外缸同時脹缸則是頂板壓力超載后安全閥失效不能正常卸載造成，安全閥失效的一般原因是：閥芯生銹或被雜質卡死，不能可靠動作。而升井立柱并未發現此現象，缸體塑性降低，或頂板瞬間來壓時立柱安全閥泄壓不及時造成立柱脹缸。

1.1.2 立柱表面的銹蝕由于鍍層損傷以及乳化液濃度、清潔度不夠造成銹蝕，乳化液內含有雜質容易引起缸體內部的劃傷。

1.1.3 立柱拆過程中發現活柱、中缸密封處定位軸肩處有損傷凹點，原因是立柱拆裝、搬運的過程中碰撞造成，及現場使用中鍍層脫落劃傷所致。立柱在正常的升降過程中凹點處切白擋圈，致使白擋圈受到的橫向剪切力變大，最終導致密封損壞（圖1、圖2所示）。另定位軸肩處受到磨損，軸肩尺寸變小卡不住白擋圈，立柱升降過程同樣會引起密封的損壞。

注：1、密封（鼓型圈） 2、此面上的凹點或磨損引起密封損壞

圖1 活柱

圖2 中缸

注：1、密封（鼓型圈）；2、此面上的凹點或磨損引起密封損壞；3、舊工藝此處焊縫受剪切力易掉底

1.1.4 中缸掉底原因舊焊接工藝的局限性（缸底插入缸體內較小，焊縫處受剪切力），焊接強度變小，壓力過高時造成焊縫處受剪切力開裂導致掉底。

1.2 立柱技術改造

東龐礦井下使用的ZY5000型液壓支架立柱長期服役，故障立柱中缸體脹缸占據相當大的比例，原因是頂板瞬間來壓或壓力極限時，立柱不能完成快速泄壓造成缸體脹缸，同時也會引起密封損壞。

1.2.1 立柱外缸底部打？準19的孔，內徑為？準19無縫鋼管、連接頭、閥座組成的導流裝置，閥座上安裝一個DN20/25-500L安全閥，使立柱的泄壓流量增大原有的2倍，調定該安全閥動作值，實現與另一個安全閥分級動作；有效的保護立柱因活塞腔的乳化液泄出不及時造成的脹缸。

1.2.2 采用乳化液自動配比裝置，適時監測乳化液濃度，保證乳化液濃度在合理的范圍內；增加高壓反沖洗過濾裝置以及乳化液的雙重過濾，保持乳化液的潔凈度。

1.2.3 提高缸體底部焊接工藝或預先分批焊接加固。新焊接工藝是缸底插入缸體內距離12mm（圖2），當缸底受壓時焊縫幾乎不受剪切力，不會受到影響。

1.2.4 建立每套支架安全閥的工作檔案，定期進行調校，確保安全閥定壓有效開啟。

2 結束語

液壓支架立柱的綜合技術改造，在東龐礦井下工作面的成功使用，提高了立柱的使用壽命，有效的降低立柱故障率，節省維修資金，增強了液壓支架的工作性能。同時降低了檢修工人的勞動強度，減少立柱更換、維修的時間，保證了東龐礦井下工作面安全有序的生產，為今后礦井21103、21114、2701、2902A、21111、S2713主采工作面提供了強有力的保障。

參考文獻

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[3]胡振南，楊銀帥，孫建明.液壓支架立柱故障分析及修復工藝[J].科技視界，2014（13）.

作者簡介：王亮（1985-），男，河北滄縣人，畢業于河北理工大學，機電助理工程師，現任冀中能源股份有限公司東龐礦機電科技術員。