礦用液壓支架故障分析及預防措施

張文愷

（大同煤礦集團雁崖煤業(yè)公司， 山西 大同 037003）

引言

液壓支架是煤礦綜采工作面專用的支護工具，它的作用是對綜采工作面的頂板進行支撐，確保頂板的壓力落在支架上，為工作面設備及人員提供一個安全的空間。隨著綜采工作面的不斷推進，液壓支架也要隨著工作面有序推進，然而由于綜采工作面地質(zhì)構(gòu)造復雜、設備較多、工序連貫性較高，在實際生產(chǎn)時，液壓支架很容易出現(xiàn)故障[1]。當液壓支架發(fā)生故障后，不僅會影響工作面無法推進，還會導致整個工作面不能出煤，加上液壓支架的維護費用較高。因此，正常維護和使用液壓支架對煤礦正常生產(chǎn)具有重要意義。

大同煤礦集團雁崖煤業(yè)公司8311 工作面位于井田三盤區(qū)西翼，工作面設計走向長度為1 100 m，傾向長度為220 m，工作面回采煤層為山西組4 號煤層，平均厚度為3.5 m，工作面采用綜合機械化后退式回采工藝，截止目前工作面已回采至550 m 處。

8311 工作面回采期間在工作面內(nèi)安裝126 架ZZ10000/20/38 型液壓支架進行頂板支護，保證工作面回采安全；但是由于支架安裝質(zhì)量、安全維護力度以及操作技術(shù)水平等影響，在工作面前期回采過程中工作面液壓支架經(jīng)常出現(xiàn)故障，導致工作面頂板發(fā)生兩起冒頂事故，嚴重威脅工作面安全。對此，綜采二隊通過技術(shù)研究，對工作面液壓支架故障類型及原因進行分析，并提出了相應的預防措施。

1 液壓支架結(jié)構(gòu)分類

液壓支架主要有以下部分組成：承壓部、受力部、連接部、推移部、支撐部及其他輔助配件，相對應的結(jié)構(gòu)件為頂梁、掩護梁、連桿、推移桿、底座、各類高壓膠管及閥組，如圖1 所示。工作人員可以通過操作閥組來控制支架的升、降、推、移，這是通過泵站為液壓支架提供動力，工作人員通過操作閥組來完成支架的每一個動作，實現(xiàn)支架對頂板的支護、前移及推溜動作。

圖1 8311 綜采工作面ZZ10000/20/38 型液壓支架結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

煤礦通常使用的液壓支架主要分為支撐式、掩護式和支撐掩護式液壓支架三種支架。三種支架根據(jù)使用要求的不同均有不同的優(yōu)缺點，支撐式液壓支架能夠承載較大的頂板壓力，能夠?qū)ぷ髅嫫鸬胶芎玫闹ёo效果，掩護式液壓支架能夠有效地將采空區(qū)與采煤區(qū)進行分離，確保工作面人員及設備的安全；支撐掩護式液壓支架同時具備以上兩種支架的優(yōu)點，能夠非常好地適用于井下工作面的正常生產(chǎn)，是我國煤礦使用范圍較廣的液壓支架[2]。

2 液壓支架故障原因分析及預防措施

2.1 液壓支架失穩(wěn)

2.1.1 故障原因

1）工作面支架底座不平。由于綜采工作面在采煤過程中受到整個礦山的壓力比較大，支架底座會出現(xiàn)不同程度的凹陷或變形，使得整個工作面的支架不能對工作面形成均勻的支撐，最終導致支架失穩(wěn)傾倒[3]；

2）由于支架掩護梁處的煤質(zhì)比較松軟，當支架掩護梁位置出現(xiàn)漏頂或煤壁破碎時，破碎煤壁會對支架造成較大壓力，工作面某部分支架會由于受力不均勻發(fā)生失穩(wěn)情況；

3）工作面的作業(yè)人員未能按照采煤的工序工藝進行操作，造成支架在支護時相互擠壓，最終導致支架失去重心傾倒。

2.1.2 預防措施

1）選用合適的支撐面。在特殊構(gòu)造的工作面要選用底座質(zhì)量較好、硬度較高的底座；

2）對破碎頂板進行臨時支護。對于煤壁破碎嚴重的頂板可以通過鋪網(wǎng)進行支護；在煤壁較碎的區(qū)域加注馬麗散進行硬化，對于煤壁松軟的工作面可以添加錨桿進行支護，確保工作面頂板的穩(wěn)定性，防止支架出現(xiàn)受力不均勻的情況[4]；

3）加強員工培訓力度，確保人員能夠按照采煤工序進行作業(yè)。當頂板出現(xiàn)壓力較大的情況時，可以采用帶壓連續(xù)移架的方法，通過壓力區(qū)后采用交錯移架的方法，通過在現(xiàn)場合理分配支架的移架順序，能夠有效避免支架失穩(wěn)事故的發(fā)生。

2.2 千斤頂故障

2.2.1 故障原因

工作面在生產(chǎn)時常常由于千斤頂密封損壞或接觸頭開裂造成支架千斤頂移動緩慢或不動作。此外，千斤頂高壓膠管開裂、過濾塞損壞、高壓泵站壓力達不到標準也會造成支架千斤頂不動作。

2.2.2 預防措施

安排專人對千斤頂?shù)哪z管及機頭處進行專項檢查，發(fā)現(xiàn)有漏液時及時更換，同時檢查密封圈是否完好，過濾塞是否出現(xiàn)損壞，及時檢查泵站的壓力是否到達標準要求，避免多個支架同時作業(yè)[5]。

2.3 立柱故障

2.3.1 故障原因

1）密封圈損壞常常造成立柱不能達到預定初撐力；

2）液壓膠管損壞常常造成乳化液泄露，無法正常供液；

3）導向件由于受力集中，對自身強度要求比較高，導向件在推移過程中受到擠壓應力超出導向件材料屈服極限造成不可逆變形；

4）立柱缸體擠壓損壞或老化造成不能工作。

2.3.2 預防措施

1）發(fā)現(xiàn)密封圈附近有乳化液泄漏應及時停泵，同時對損壞的密封圈進行更換

2）入井前有專人負責對膠管及組件進行驗收；在保證整個液壓系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，盡量減少膠管的彎曲[6]；

3）在生產(chǎn)時要定期對支架導向件進行觀察，同時做到多支架同步動作，以防單個導向件受力不勻發(fā)生不可逆變形影響生產(chǎn)。

4）工作面立柱發(fā)生膨脹變形要及時更換，可以通過對表面進行的“退鍍—補焊—修磨—電鍍”順序維修。

2.4 液壓油缸故障

2.4.1 故障原因

1）缸體內(nèi)部密封圈老化引起密封圈變質(zhì)；

2）密封材料磨損；

3）生產(chǎn)或安裝未達到工藝工序標準；

4）液壓支架在使用時，由于工作地面環(huán)境比較差，很容易受到環(huán)境影響造成油缸故障。一些細小的顆粒很容易進入密封裝置內(nèi)造成密封裝置不嚴[7]。

2.4.2 預防措施

1）通過觀察油缸附近是否有霧狀或用體表感受油缸密封部位是否潮濕度來確定密封圈失效部位并進行更換。

2）對密封機構(gòu)不嚴的部位進行打磨及熱處理來增加機構(gòu)密封范圍的嚴密性[8]。

3）通過油缸、驅(qū)動裝置位移量來判斷油缸泄露情況。在條件允許下可拆開油缸回路檢查。

4）檢修人員要檢查油缸是否有拉傷，發(fā)現(xiàn)油缸有縱向拉痕時，要及時進行鍍層與研磨修復。

3 結(jié)語

截止2019 年7 月24 日，8311 工作面已回采到位，通過對液壓支架采取有效預防措施后，支架故障率由原來為的19%降低為4%，全年減少支架維修成本費用達64 余萬元；工作面在后期回采過程中未發(fā)生一起因支架支護效果差導致的頂板漏頂事故，保證了工作面安全回采。