液壓支架頂板變形修復技術研究

霍 雷

（鄭州四維礦業機械有限責任公司，河南 鄭州450000）

液壓支架是綜合機械化采煤方法中最重要的設備之一，在綜合采煤過程中起著支護采場頂板、推移采運設備、隔離采空區、保證正常作業所需的工作空間等作用，為采煤工作面上一線員工的人身安全提供保障。頂梁是液壓支架的重要組成部分，頂梁與掩護梁通過鉸接銷軸連接，頂梁的柱帽下面連接立柱，并通過立柱、掩護梁與前后連桿、底座連接在一起。在綜采工作中，頂梁起著支撐維護控頂區的采場頂板、承受采場頂板壓力的重要作用，并將采場頂板載荷通過立柱、掩護梁、前后連桿經底座傳遞到采場底板。

1 問題的提出

掩護式液壓支架頂梁的頂板由于有平面度要求，設計結構一般是平板結構[1]。在綜采過程中，頂梁頂板直接與采場頂板接觸，并承載了來自采場頂板的主要壓力。在采煤或移架的過程中，若采場頂板上有矸石或煤塊墜落，則墜落的矸石或煤塊直接砸在頂梁的頂板上，造成頂梁頂板局部承受瞬間超載載荷而受損，嚴重時常常在頂梁的頂板上砸出“凹坑”，影響了頂梁甚至支架的承載能力。當液壓支架在采煤工作面上服役幾年之后，大多數頂梁的頂板上都會出現或大或小的“凹坑”。根據《煤礦機電設備檢修技術規范》的要求，必須對頂梁頂板上較大的“凹坑”進行修復處理，以保證支架的承載能力、延長支架的使用壽命。

但由于頂梁是箱體結構，“凹坑”又是向箱體內側彎曲變形，矯正修復工作比較困難，所以必須結合生產實際，研究出一種經濟、高效、合理的修復技術。

2 頂板“凹坑”的修復技術

2.1 常規修復方法

為修復頂梁頂板的“凹坑”，通常采用“切割+焊接”的方法。首先將頂板沿“凹坑”的周邊局部割掉，并在頂板的切割面上開出焊接坡口。其次，將割掉的“凹坑”部分放到液壓機上矯正平面度，保證其平面度達到液壓支架檢修技術要求。最后，將矯正后的原“凹坑”部分重新拼焊到頂板上，原“凹坑”部分的周邊與頂板坡口對接，按液壓支架的焊接技術要求將對接坡口焊縫焊好[2]。

采用這種方法修正后，頂梁頂板的表面比較平整、平面度能夠達到液壓支架檢修技術要求。但分析其修復過程，不難發現其存在以下不足：

2.1.1 頂板受到切割和重新焊接的影響，變形部位即原“凹坑”處要經歷多次“加熱、保溫、冷卻”等過程，相當于對頂板局部進行了多次“熱處理”，降低了頂板本身的力學性能，進而減弱了頂梁的承載能力。

2.1.2 對焊工的焊接技能要求較高，若焊工的焊接技能欠佳或在冬季焊接時，容易產生焊接裂紋，造成焊縫的二次返修。很顯然，若進行焊縫的二次返修，必然會再次降低頂板的力學性能。

2.1.3 修復過程中需要執行切割、矯正、預熱、焊接等多個工序，增加了人工成本和時間成本，同時焊接過程也是對焊接材料的浪費。

2.2 “凹坑”修復新方法

從頂梁的設計結構上不難看出，頂板的兩側或單側一般都有側護板的防護，理論上矸石或落煤主要是對頂板的中檔位置造成傷害。結合液壓支架的實際損壞情況，頂梁頂板上的“凹坑”大多位于頂梁的中檔、側推千斤頂的正上方附近?！鞍伎印蔽恢萌鐖D1所示：

圖1 頂板“凹坑”位置示例圖

依據頂梁的設計結構和損壞情況，并結合生產實際，決定采用“液壓機機械矯正”的方法進行修復。

將頂梁倒置（頂板朝下）在液壓機的工作平臺上放平，使用圓柱形壓型胎，壓型胎穿過頂梁蓋板上預留（安裝側推千斤頂）的長孔伸到頂梁的箱體內，在頂板與壓型胎之間放置一塊輔助墊板，壓型胎作用到輔助墊板上，并通過輔助墊板緩慢地將頂板上的“凹坑”壓回原位。壓型原理如圖2所示：

若“凹坑”恰好位于中檔柱帽的對應位置處，對應的蓋板上沒有安裝孔，則需首先在蓋板的對應位置處切割出一長孔，大小以壓型胎能順利通過為準。然后按上述方法壓型修復頂板；頂板修復后，再將從蓋板上割下的板塊周邊開坡口、重新拼焊到蓋板上，按液壓支架的焊接技術要求將蓋板焊好。

圖2 頂板壓型示意圖

采用這種方法進行修復，必須注意以下事項：

①壓型時必須緩慢、平穩的進行，不可魯莽，以免液壓機用力過大或用力不均而“矯枉過正”。

②壓型胎不宜與頂板直接接觸，以免原“凹坑”板面受力不均，造成壓型后原“凹坑”板面凸凹不平。

采用這種方法修正后，頂梁頂板的平面度不如常規的修復方法，但修正后的頂板能夠滿足《煤礦機電設備檢修技術規范》對頂板平面度的要求，同時這種修復方法，保護了頂板本身的力學性能、保證了頂板的承載能力。

2.3 新舊方法優勢對比

通過對比分析發現，“液壓機機械矯正”的方法與常規修復方法相比，具有以下優點：

①避免了在頂板上執行的切割、預熱、焊接等工序，保護了頂板的力學性能，保障了頂板的承載能力。

②減少了修復過程中的切割、焊接等工作量，提高了生產效率，節約了人工成本和時間成本。

③降低了對焊工焊接技能的要求，減少了焊接材料的浪費，節約了材料成本和人力資源成本。

3 結論

綜上所述，在掩護式液壓支架頂板“凹坑”變形的修復工作中，采用“液壓機機械矯正”的方法，不僅能滿足液壓支架的維修質量技術要求、延長液壓支架的使用壽命，同時還能降低材料的浪費、節約成本、提高生產效率。生產實踐證明，“液壓機機械矯正”的方法不失為一個經濟、高效、合理的技術方法，可以在液壓支架頂梁、掩護梁及其他類似結構件的變形修復中推廣使用。

［1］王國法.液壓支架技術［M］.北京：煤炭工業出版社，1999.

［2］韓文東，黃艷杰.綜采液壓支架使用與維修［M］.北京：煤炭工業出版社，2008.