煤礦液壓支架缸體漏液原因分析及對策

（大同煤礦集團(tuán)云崗礦 山西 037000）

作為現(xiàn)階段煤礦開采作業(yè)常用設(shè)備之一，液壓支架的應(yīng)用可以進(jìn)一步提升工作面穩(wěn)定性與安全性。但是受到缸體材質(zhì)、密封性等因素的影響，導(dǎo)致支架缸體漏液現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，不僅會對周邊環(huán)境造成污染，亦會影響到支架的支撐能力與效果，進(jìn)而威脅到工作面的穩(wěn)定性。所以，明確掌握缸體漏液的具體成因，采取科學(xué)措施來保障缸體密封效果已然成為煤礦企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注問題。

1.支架缸體漏液成因分析

(1)缸體質(zhì)量因素

圖1 溝槽改進(jìn)

缸體質(zhì)量因素是導(dǎo)致漏液現(xiàn)象產(chǎn)生的主要因素之一，針對缸體質(zhì)量因素的分析，具體包括：①缸體材質(zhì)因素。相關(guān)實(shí)踐研究表明，在條件等同的前提下，進(jìn)口缸體的銹蝕程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國產(chǎn)缸體，研究缸體材質(zhì)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)口缸體材質(zhì)中銅、鎳、鉻元素的含量為國產(chǎn)缸體的10倍[1]。而上述元素成分的應(yīng)用可顯著提升缸體的抗腐蝕性與耐受性。意味著液壓支架缸體為國產(chǎn)，會增大缸體發(fā)生銹蝕的幾率，并且隨著時(shí)間的延長，缸體密封性會顯著降低，進(jìn)而引發(fā)漏液現(xiàn)象。②溝槽設(shè)計(jì)與加工。溝槽的設(shè)計(jì)與加工會直接影響到缸體的密封性，溝槽的公差配合、表面光潔度、擠出間隙范圍、裝配倒角等因素會影響到溝槽的設(shè)計(jì)結(jié)果，若溝槽設(shè)計(jì)不符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，意味著密封件會因?yàn)閿D出間隙的過大而進(jìn)入到間隙內(nèi)，影響到缸體密封性，并且密封件會發(fā)生不同程度的損壞。另外，若表面粗糙程度不符合規(guī)定要求，那么在長時(shí)間使用后，其密封效果會隨著表面粗糙程度的降低而降低。鑒于此，可通過密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖1所示，以此提升密封效果，避免出現(xiàn)間隙不合理的情況。

(2)密封選型因素

密封選型因素包括：①通常情況下，需在活塞桿密封選型期間進(jìn)行瞬時(shí)耐高壓性因素的考慮，若選擇不合理，極易導(dǎo)致缸體在承受沖擊或壓力時(shí)出現(xiàn)漏液現(xiàn)象。現(xiàn)階段常用密封選擇包括Y型與蕾型（如圖2），不同密封形式所產(chǎn)生密封效果不同。例如Y型，密封時(shí)壓力側(cè)與唇口靠近，此時(shí)在壓力作用下密封面會與唇口有效貼合，并且密封效果會隨著內(nèi)壓力的增大而增大[2]。②活塞頭密封因素。針對活塞頭密封的應(yīng)用，其作用體現(xiàn)為缸體內(nèi)低壓與高壓的有效隔離，所以活塞頭密封效果會直接影響到液壓支架承載能力。而針對密封型的選擇，具體包括對密封性、耐受性以及抗沖擊性的考慮，若密封性無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，極易導(dǎo)致缸體內(nèi)低壓側(cè)與高壓側(cè)出現(xiàn)竄液現(xiàn)象，使得支架的承載能力大幅度下降；若密封型耐受度降低，極易導(dǎo)致密封圈因乳化液的影響而出現(xiàn)老化與膨脹現(xiàn)象；抗沖擊性則是考慮到支架在運(yùn)行期間，若礦井頂板結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，此時(shí)液壓支架可能會面臨巨大的沖擊，若抗沖擊性效果不佳，會增大缸體碎裂的幾率。常規(guī)的蕾型圈、O形圈無法滿足實(shí)際密封需求，建議結(jié)合具體情況選擇圖3所示的密封圈，保障其密封效果、抗沖擊性以及耐受性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。

圖2 活塞桿密封圈類型

圖3 活塞頭密封類型

(3)零件損耗因素

①當(dāng)前支架缸體使用的密封圈，常用材質(zhì)為耐油橡膠。雖然該材質(zhì)在密封效果方面表現(xiàn)優(yōu)異，但是在長時(shí)間使用的情境下，此材質(zhì)會逐漸出現(xiàn)老化、破損的現(xiàn)象，導(dǎo)致缸體密封性逐漸降低。②支架在運(yùn)行期間，受到表面拉傷、外部沖擊的影響，使得液壓支架缸體質(zhì)量受損，進(jìn)而出現(xiàn)漏液現(xiàn)象[4]。③支架長時(shí)間處于礦井下，因外部環(huán)境極為惡劣，部分分子會隨著時(shí)間的推移逐漸滲透到缸體內(nèi)部。而支架在運(yùn)行過程中，缸體會逐漸產(chǎn)生磨損，進(jìn)而發(fā)生漏液現(xiàn)象。④通常情況下，會有大量氣體溶于乳化液中，而在支架具體運(yùn)行期間，因液體壓力降低并且乳化液流速呈現(xiàn)為增大的趨勢，導(dǎo)致乳化液中的氣體離析出來并形成氣泡。而氣泡在進(jìn)入到高壓腔體內(nèi)，會在極短時(shí)間內(nèi)形成真空現(xiàn)象，而此時(shí)周圍的液體會在短時(shí)間內(nèi)將真空區(qū)域填補(bǔ)。若上述現(xiàn)象的發(fā)生位于缸體附近，那么缸體會在反應(yīng)期間受到巨大的沖擊，進(jìn)而增大缸體漏液的幾率[5]。

2.支架缸體漏液解決對策

(1)注重密封槽設(shè)計(jì)強(qiáng)化，合理選擇密封選型

要想進(jìn)一步保障缸體的密封效果，一方面需要依據(jù)對支架壓力、密封圈位置、使用情況的具體分析，結(jié)合對礦井實(shí)際情況的掌握，選擇合適的密封選型，以期活塞頭與活塞桿的密封效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并且在支架運(yùn)行期間可以保持良好的密封性、穩(wěn)定性、抗沖擊性等。另一方面，合理選擇密封圈材質(zhì)，煤礦企業(yè)需加大對密封圈材質(zhì)的研究力度，時(shí)刻關(guān)注現(xiàn)階段密封領(lǐng)域的最新動態(tài)及其最新成果，盡可能選擇具備高耐受性、抗撕裂性、抗扭曲性、抗老化性的材質(zhì)，在保障密封效果的同時(shí)，延長密封圈的使用壽命[6]。此外，加大對密封件檢查力度，檢測期間保持支架處于運(yùn)行狀態(tài)，接著將活塞利用換向閥延伸至最長的位置，此時(shí)將液壓油缸打開，檢查是否存在泄漏現(xiàn)象。若存在泄漏情況，需結(jié)合實(shí)際判斷泄漏問題是否因密封件問題產(chǎn)生。若發(fā)現(xiàn)活塞頭、活塞桿的密封存在問題，需要第一時(shí)間進(jìn)行密封型的更換，結(jié)合以往密封效果分析來判斷是否需要更換其它類型密封配件，實(shí)現(xiàn)對缸體密封效果的提升。

(2)注重缸體制造質(zhì)量管控

要想保障其缸體質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，需做到：①注重對焊接工藝的改進(jìn)與強(qiáng)化，結(jié)合實(shí)際情況對缸體焊接過程進(jìn)行強(qiáng)化管控，在保障焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大化減少缸體存在的焊接缺陷。②在缸體設(shè)計(jì)期間，必須做到嚴(yán)控缸體尺寸、粗糙度、形位公差等尺寸的精度與準(zhǔn)確度，優(yōu)化與改進(jìn)缸體加工、裝配工藝，進(jìn)而達(dá)到提升缸體加工精密性的目的。

此外，需保障缸體的修復(fù)質(zhì)量，若在缸體修復(fù)期間仍利用機(jī)械加工、附加零件、焊接修理、電鍍修理等傳統(tǒng)方式，那么缸體存在的電擊傷、油缸拉傷、壓坑等問題修復(fù)效果無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并增大缸體的維修成本。鑒于此，煤礦企業(yè)可以借助“真空熔覆”維修技術(shù)來修復(fù)缸體，在具體維修期間，將高耐磨、抗腐蝕性的粉末涂抹于缸體表面，然后借助真空熔覆爐進(jìn)行加熱熔煉，使得缸體表面與粉末融合，然后借助打磨機(jī)還原缸體的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。通過此方式的應(yīng)用，可在降低修復(fù)成本的同時(shí)，提升缸體材質(zhì)質(zhì)量，降低缸體泄露現(xiàn)象的發(fā)生率，并起到延長支架使用壽命的目的[7]。

(3)注重乳化液清潔與井下降塵作業(yè)強(qiáng)化

為避免支架運(yùn)行期間礦井下惡劣環(huán)境對缸體產(chǎn)生影響，煤礦企業(yè)應(yīng)定期開展礦井降塵作業(yè)，避免分子物質(zhì)對缸體材質(zhì)以及密封圈材質(zhì)損壞。與此同時(shí)，定期為礦井通風(fēng)，以此提升礦井內(nèi)部空氣質(zhì)量。另外，強(qiáng)化乳化液清潔，對乳化液做到封閉控制，查明當(dāng)前乳化液應(yīng)用期間存在的漏洞和缺陷，結(jié)合對過濾裝置的合理增設(shè)來提升乳化液純度。

(4)注重支架維護(hù)檢修的強(qiáng)化開展

支架運(yùn)行使用期間，通過對檢修維護(hù)作業(yè)的強(qiáng)化，可實(shí)現(xiàn)在日常維護(hù)期間發(fā)現(xiàn)缸體存在的安全隱患及其問題，例如活塞密封問題、密封圈問題、漏液問題等。維修人員需第一時(shí)間將問題上報(bào)，并及時(shí)制定科學(xué)方案進(jìn)行故障問題的消除。針對缸體存在隱患的問題，維護(hù)人員可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行返修，在消除缸體密封問題的同時(shí)，最大化降低缸體漏液幾率。

3.結(jié)束語

綜上所述，支架油缸的密封性直接影響到支架承載能力的發(fā)揮，若支架油缸出現(xiàn)漏液，不僅影響到支架作用與性能的發(fā)揮，亦會影響到礦井工作面穩(wěn)定性與安全性，甚至出現(xiàn)環(huán)境污染問題。對此，煤礦企業(yè)需深入分析缸體漏液原因，以此為依據(jù)制定并實(shí)施科學(xué)解決對策，在保障缸體密封效果的同時(shí)，提升支架的承載性能。