綜采工作面液壓支架常見故障及日常檢修要點(diǎn)分析

吳 瑋

（西山機(jī)電廠運(yùn)輸機(jī)制造分廠，山西 太原 030053）

引言

液壓支架是現(xiàn)代化礦井井下綜采工作面機(jī)械化生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，其在礦井作業(yè)面產(chǎn)量提升方面意義重大。液壓支架在井下生產(chǎn)過程中主要發(fā)揮支護(hù)作業(yè)面頂進(jìn)、隔離采空區(qū)及保證回采安全等作用，具有阻力大、移動(dòng)方便等性能。而隨著井下回采深度的不斷增大，井下作業(yè)面地質(zhì)條件的復(fù)雜程度大大增加，常規(guī)支架的適應(yīng)性變差，且在深部回采過程中常規(guī)支架頻繁出現(xiàn)各類故障，嚴(yán)重影響礦井井下綜合收益。為此，必須針對深部回采液壓支架常見故障進(jìn)行深入分析，總結(jié)出故障發(fā)生原因及檢修方面的規(guī)律性，從而有效規(guī)避支架損傷，保證井下深部回采作業(yè)的安全性和有效性。

1 F 煤礦9-210 工作面概況

某煤電集團(tuán)F 煤礦9-210 工作面走向長度1 805 m，縱向長度194 m，9 號煤層為回采煤層，煤層平均厚度為3.4 m。采用綜合機(jī)械化回采工藝進(jìn)行工作面回采，ZY7200-18.5/35 型常規(guī)液壓支架進(jìn)行頂板支護(hù)。9-210 工作面地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，在回采過程中共揭露4 條正斷層，頂板破碎，且由于施工人員不了解工作面支架結(jié)構(gòu)，缺乏合理的檢修維護(hù)，操作不當(dāng)?shù)仍?，?dǎo)致該工作面回采過程中發(fā)生數(shù)起液壓支架故障事故，使工作面回采時(shí)間延誤4.1d，直接造成經(jīng)濟(jì)損失約50.8 萬元。為保證該工作面液壓支架安全高效回采，必須通過技術(shù)研究對該型號支架結(jié)構(gòu)組成及常見故障進(jìn)行分析，并加強(qiáng)日常檢修。

礦井用液壓支架主要由承載件、元器件、輔助裝置及傳動(dòng)介質(zhì)等部分構(gòu)成，具體見圖1 所示。

圖1 礦用常規(guī)液壓支架結(jié)構(gòu)

1）承載件：工作面水平及垂直壓力主要由礦用液壓支架頂梁、底座及掩護(hù)梁承載，待支架完成穩(wěn)裝后頂梁與工作面頂板直接接觸并主要承載頂部圍巖壓力，頂部水平推力同時(shí)由掩護(hù)梁承載，并支撐采空區(qū)冒落的煤矸石。頂板圍巖荷載傳遞至與工作面緊密貼合的支架底座后對整個(gè)工作面圍巖壓力起到支撐作用[1]。

2）執(zhí)行元器件：千斤頂、立柱等共同構(gòu)成礦用液壓支架支撐元件，支架穩(wěn)定性能與立柱結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及材料性能直接相關(guān)；千斤頂主要發(fā)揮移駕、刮板機(jī)推移、拉架等作用，同時(shí)承載部分頂部圍巖壓力和調(diào)節(jié)頂梁、掩護(hù)梁角度。

3）控制、操作元器件：主要通過液壓控制閥及電控元件進(jìn)行支架操作。

4）輔助裝置：通過安裝照明、防倒防滑裝置、管路、噴嘴、活動(dòng)側(cè)板等輔助裝置以保證液壓支架照明、防倒防滑、噴霧等功能的順利發(fā)揮。

5）傳動(dòng)介質(zhì)：工作面液壓支架前進(jìn)、支撐等正常工作以乳化液泵所傳遞的乳化液為主要能源。

在礦井井下回采過程中，液壓支架既受到頂板覆巖荷載的影響，又受到臨近支架的干擾，其各構(gòu)件在多種復(fù)雜因素的作用下發(fā)生脫焊、斷裂形變等故障的可能性大大增加，不利于井下回采安全生產(chǎn)。對于不影響液壓支架正常工作的輕微脫焊，可在斷裂位置按8 mm 直徑鉆孔并焊接，以阻止脫焊和裂紋擴(kuò)大；對于直接影響支架工作性能的嚴(yán)重故障，必須先進(jìn)行形變軸銷孔擴(kuò)膛，再通過相同材質(zhì)的襯套進(jìn)行修補(bǔ)，或是徹底切除損傷部件并焊接新的構(gòu)件。

2 常見故障分析

2.1 立柱故障

立柱是礦用液壓支架的支撐機(jī)構(gòu)，具有頂板壓力支撐及調(diào)節(jié)支架高度等作用，包括導(dǎo)向環(huán)（套）、活柱、密封元件及缸體等構(gòu)件。礦用液壓支架立柱密封圈通常使用橡膠材質(zhì)，煤礦井下回采過程中液壓支架使用時(shí)間久、工作頻繁，很容易造成橡膠密封圈磨損、老化、變形、損壞，嚴(yán)重影響立柱初撐力。外力擠壓質(zhì)量差或受乳化液腐蝕后的液壓支架供液膠管會(huì)造成供液膠管破損，影響正常供液。立柱中的導(dǎo)向件受力較為集中，且在其推移過程中因自身質(zhì)量問題或遭遇超出導(dǎo)向件屈服極限的擠壓應(yīng)力后會(huì)發(fā)生不可逆形變[2]。礦用液壓支架立柱自身體積大、重量重，更換難度大，若對病害支架更換不及時(shí)，則會(huì)造成缸體老化或擠壓損壞，影響立柱的伸縮性能。

2.2 油缸泄漏故障

礦用液壓支架油缸泄漏故障主要由以下原因引起：缸體內(nèi)部密封圈因材質(zhì)及長期使用等原因而變質(zhì)變形，無法與臨近部件密切貼合，引發(fā)內(nèi)部液體泄露；在支架反復(fù)運(yùn)作的過程中，內(nèi)外力的聯(lián)合作用下密封機(jī)構(gòu)磨損程度不斷加深，導(dǎo)致密封機(jī)構(gòu)和密封圈無法緊密粘連。在綜采工作面生產(chǎn)過程中，未嚴(yán)格按照工藝要求特殊處理密封機(jī)構(gòu)表面焊接處，導(dǎo)致其表面粗糙不平整，影響密封效果。

2.3 控制元件故障

鋼球與閥座密封性能不良引發(fā)液壓支架結(jié)構(gòu)內(nèi)部串液；閥座密封圈變形損壞；雜物堵塞鋼球和閥座接觸部位。閥墊和閥柱端面密封不嚴(yán)導(dǎo)致進(jìn)液和回液發(fā)生串流；閥墊密封膠圈變形損壞造成控制元器件內(nèi)液流聲增大及立柱千斤頂因供液不足而動(dòng)作遲緩。

3 日常檢修要點(diǎn)

3.1 立柱故障日常檢修

在礦井井下回采過程中一旦發(fā)現(xiàn)液壓支架密封圈附近有乳化液滲漏痕跡必須立即停泵，更換損壞的密封圈，并保證液壓支架初撐力滿足規(guī)范要求。液壓支架入井前安排技術(shù)人員檢查并驗(yàn)收支架膠管及組件，盡可能避免膠管彎曲，增大回液管通徑并應(yīng)用多回路供液方式，及時(shí)更換失效變形組件，在更換過程中必須注意工藝工序，避免人為損傷。此外，還應(yīng)建立日常檢查機(jī)制，定期檢查過程中若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向件偏離軌道或動(dòng)作緩慢，必須立即檢查立柱導(dǎo)向件，同時(shí)應(yīng)確保多支架同步工作，避免單個(gè)導(dǎo)向件因受力不均而影響立柱性能的發(fā)揮。立柱工作面如果出現(xiàn)膨脹形變等病害，已無維修的必要，必須整體更換；而對于立柱缸體老化、腐蝕、形變及破壞，可按照“刮除鍍層→補(bǔ)焊→修整打磨→重新電鍍”的次序維修。

3.2 油缸泄漏故障日常檢修

井下回采過程中如發(fā)現(xiàn)油缸周圍存在霧狀現(xiàn)象或通過體表直接感受到油缸密封部位異常潮濕，則表明密封圈已失效，必須立即更換。通過檢查原因若發(fā)現(xiàn)油缸筒壁內(nèi)部結(jié)構(gòu)及活塞故障是造成油缸泄露的主因時(shí)，必須及時(shí)處理油缸內(nèi)壁，打磨密封不嚴(yán)密部位。對于較為嚴(yán)重的油缸泄露病害，必須拆開油缸回路檢查密封圈、密封件性能狀態(tài)，對于已經(jīng)發(fā)生形變和損壞的密封圈應(yīng)立即更換，并確保密封圈和密封件的匹配性。

3.3 控制元件故障日常檢修

定期清理鋼球和閥座間雜物并檢查閥座和鋼球的密封性能，對于閥柱端面不平整或閥墊密封不嚴(yán)密等情形應(yīng)立即更換并打磨端面。一般情況下礦用液壓支架控制元件閥組整體嚴(yán)密性較好，損壞不容易發(fā)生，但是如果出現(xiàn)滲液則必須將全部閥組出井檢查，為縮短檢修時(shí)間，避免單個(gè)片閥更換后類似事故再次發(fā)生，建議采用控制元件閥組整體更換[3]策略。

4 結(jié)語

液壓支架是礦井井下綜采工作面重要的設(shè)備之一，其性能及運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系到礦井生產(chǎn)的安全性與效率性，為此礦井管理者必須高度重視液壓支架日常維修與性能維護(hù)，定期組織專業(yè)技術(shù)人員對液壓支架使用過程中可能發(fā)生的故障進(jìn)行研討探究，總結(jié)故障原因，并研究檢修處理策略，保證礦用液壓支架穩(wěn)定高效運(yùn)行。根據(jù)實(shí)地考察結(jié)果，該煤電集團(tuán)F 煤礦針對液壓支架常見故障進(jìn)行日常檢修處理后，9-210 工作面后期回采過程中僅發(fā)生過1 起因操作人員原因而導(dǎo)致的液壓支架故障，支架故障率顯著降低，工作面安全高效回采得以保證。