采煤工作面液壓支架的技術優化及應用

張 磊

（晉能控股煤業集團燕子山礦，山西 大同 037037）

引言

某礦工作面目前使用的液壓支架在井下開采時，出現液壓支架頂梁與千斤頂連接處彎曲變形、推移梁千斤頂活塞桿嚴重損壞、推移千斤頂連接頭斷裂、護幫板斷裂或變形等現象，嚴重制約安全生產，不能充分發揮液壓支架的性能。綜合考慮設備更新及安裝成本的影響，需要對液壓支架進行技術優化，使性能更加完善，滿足安全生產的需要。

1 液壓支架閉鎖裝置的設計

由于液壓支架操作閥把手長期暴露在外面，沒有設計防誤觸裝置，使用液壓支架進行支護，工作面的空間變小，工作人員經常無意中觸碰到支架的操作閥把手，出現誤操作而發生事故。因此，對液壓支架設計擋板合頁式閉鎖裝置[1]，示意圖如圖1 所示，主要包括固定板、鎖板、合頁、支撐板，整個裝置是通過固定板上的安裝孔固定在液壓支架操作閥上，兩邊的鎖板和固定板通過合頁連接起來，在操作時，只需要將鎖板掀起，用支撐桿將其固定，同時在鎖板上貼上防水、防油污標簽。

圖1 液壓支架擋板閉鎖裝置示意圖

2 液壓支架的技術優化方案

2.1 頂梁優化

針對液壓支架出現頂梁與千斤頂連接處斷裂或變形的現象，對液壓支架頂梁進行優化，在頂梁外側進行補焊，根據現場使用液壓支架情況，結合焊接工藝和加熱情況，選擇360 耐磨鋼板進行補焊[2]，補焊長度為25 mm，增加頂梁的承拉強度。

2.2 護幫板優化

針對液壓支架出現護幫板變形的現象，對液壓支架的護幫進行優化，護幫板出現大變形，可能是由于護幫板不夠長，支護的范圍受限制，不能滿足工作面需要，因此，將液壓支架的護幫板進行加長，具體見圖2。對原護幫板進行加長，采用Q460 號鋼板來焊接[3]，同時在護幫板上加兩條筋板，使護幫板的強度增大，加長后的護幫板其支護范圍可擴大到420 mm。

圖2 護幫板優化結構

2.3 銷軸定位結構優化

液壓支架連接處的銷軸定位板經常出現掉落，如果要恢復原結構，就要對定位板結構件面板進行破壞，從而影響結構件的強度。因此，對液壓支架的銷軸定位結構進行優化，具體結構如下頁圖3 所示，如果固定板1 出現掉落，使用直徑為80 mm 的圓鋼將固定板1 和固定板2 焊接上，再將圓鋼與板4 固定，最后將板4 焊接在結構件上，通過優化，在不破壞原結構的基礎上，使固定板和圓鋼成為一個整體，防止銷軸隨意竄動。

圖3 銷軸孔優化結構（單位：mm）

2.4 推移千斤頂優化

針對推移梁千斤頂活塞桿出現的表面劃傷、斷裂等現象，根據觀察，由于千斤頂的導向部分設計不合理，從而造成推移千斤頂活塞桿斷裂，因為將導向套固定在一個位置上，千斤頂只有在受力均勻時，才能有較好的導向效果，一旦千斤頂出現偏載力，就會出現導向環與凸臺碰撞，劃傷活塞桿表面[4]，加上活塞桿缸筒與活塞卡槽外徑不匹配，液壓支架本身的重力過大，在進行移動時，支承不住而出現活塞桿斷裂。

對推移千斤頂的導向部分進行優化設計，在導向套的前后均裝配導向環，確保導向套之間有0.6 mm 的配合間隙，同時增大活塞卡槽軸徑，確保與缸筒直徑一致，增強活塞桿的整體強度。

2.5 噴霧系統優化

原有的液壓支架噴霧系統是手動操作閥控制，前噴霧裝置在前梁上布置1 件，頂梁上布置4 件，后噴霧裝置在后連桿上布置1 件，這樣就出現了前噴霧浪費嚴重，后噴霧明顯不足的情況，因此，對噴霧系統進行優化設計，調整噴霧裝置的位置，將前噴霧裝置在前梁和頂梁上各布置2 件，將后噴霧裝置在尾梁上布置1 件，每隔10 架頂梁增加2 件前噴霧裝置，取消后連桿上的噴霧裝置，布置在掩護梁側的護板上，增大后溜處的降塵范圍。這樣的設計可以實現對立柱和尾梁的隨動控制，在立柱進行前噴霧時，尾梁收回后噴霧，同時對前后噴霧系統都進行加強，確保降塵效果。

3 應用效果

在該礦工作面上完成對液壓支架操作閥的閉鎖裝置以及推移千斤頂、噴霧系統的技術優化，新型液壓支架自使用以來，操作閥的誤操作率大大降低，從45%降到5%，推移千斤頂的損壞率也有所減少，從36%減少到12%，在試驗期間，沒有出現傷亡事故，也沒有出現其他連接處的斷裂等現象，每臺設備維修費用從1.5 萬元降到0.5 萬元，節約了成本，經濟效益顯著。

4 結論

1）對液壓支架的操作閥增加閉鎖裝置，避免對工作面液壓支架的誤操作；對頂梁、護幫板、推移千斤頂進行結構優化，增加液壓支架的支撐強度，防止推移千斤頂等連接處出現的變形和斷裂；對噴霧裝置進行優化，減少噴霧浪費，確保降塵效果。

2）在該工作面上使用優化后的液壓支架，操作閥的誤操作率大大降低，從45%降到5%，推移千斤頂的損壞率也有所減少，從36%減少到12%，在試驗期間，沒有出現傷亡事故，也沒有出現其他連接處的斷裂等現象，每臺設備維修費用從1.5 萬元降到0.5 萬元，節約了成本，經濟效益顯著。