液壓支架立柱的故障分析及綜合技術(shù)改造

摘 要：東龐礦井下綜采工作面服役的ZY5000型液壓支架立柱在使用過(guò)程中頻繁出現(xiàn)內(nèi)部竄液的狀況，通過(guò)拆檢、分析故障立柱，對(duì)立柱進(jìn)行技術(shù)改造以及采取一套合理的管理措施降低立柱故障率，適用于井下生產(chǎn)條件。

關(guān)鍵詞：安全閥；缸體脹缸；快速泄壓；技術(shù)改造

引言

液壓支架用來(lái)維護(hù)采煤工作面頂板，并隔離采空區(qū)，為采煤機(jī)和刮板運(yùn)輸機(jī)及操縱人員提供安全的工作空間。支架與頂板之間支撐承載的力學(xué)原理，包括初撐增阻、承載增阻和恒阻三個(gè)工作階段，也就是立柱工作過(guò)程。立柱的密封性決定支架本身的增阻性，安全閥溢流性能決定了可縮性和恒阻性，因此立柱、安全閥是保證液壓支架工作性能的關(guān)鍵元件。

東龐礦井下21103綜采工作面安裝后初采期間出現(xiàn)的立柱內(nèi)部竄液，2904A綜采工作面短時(shí)間內(nèi)立柱頻繁出現(xiàn)故障，通過(guò)拆檢、分析立柱故障原因，建立一整套保持安全閥有效、乳化液濃度合理和高潔凈度的管理措施，提高立柱的使用壽命，確保井下的安全生產(chǎn)。

1 ZY5000型液壓支架立柱的綜合技術(shù)改造

1.1 立柱故障分析

通過(guò)對(duì)升井立柱進(jìn)行拆解、檢查、分析，立柱故障主要為立柱脹缸、活柱和中缸外表面的硬傷、劃傷、密封件損壞以及缸體掉底。

1.1.1 脹缸的原因是頂板瞬間來(lái)壓，安全閥流量小，立柱不能完成快速泄壓造成缸體脹缸，同時(shí)會(huì)引起密封損壞。立柱中缸、外缸同時(shí)脹缸則是頂板壓力超載后安全閥失效不能正常卸載造成，安全閥失效的一般原因是：閥芯生銹或被雜質(zhì)卡死，不能可靠動(dòng)作。而升井立柱并未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象，缸體塑性降低，或頂板瞬間來(lái)壓時(shí)立柱安全閥泄壓不及時(shí)造成立柱脹缸。

1.1.2 立柱表面的銹蝕由于鍍層損傷以及乳化液濃度、清潔度不夠造成銹蝕，乳化液內(nèi)含有雜質(zhì)容易引起缸體內(nèi)部的劃傷。

1.1.3 立柱拆過(guò)程中發(fā)現(xiàn)活柱、中缸密封處定位軸肩處有損傷凹點(diǎn)，原因是立柱拆裝、搬運(yùn)的過(guò)程中碰撞造成，及現(xiàn)場(chǎng)使用中鍍層脫落劃傷所致。立柱在正常的升降過(guò)程中凹點(diǎn)處切白擋圈，致使白擋圈受到的橫向剪切力變大，最終導(dǎo)致密封損壞（圖1、圖2所示）。另定位軸肩處受到磨損，軸肩尺寸變小卡不住白擋圈，立柱升降過(guò)程同樣會(huì)引起密封的損壞。

注：1、密封（鼓型圈） 2、此面上的凹點(diǎn)或磨損引起密封損壞

圖1 活柱

圖2 中缸

注：1、密封（鼓型圈）；2、此面上的凹點(diǎn)或磨損引起密封損壞；3、舊工藝此處焊縫受剪切力易掉底

1.1.4 中缸掉底原因舊焊接工藝的局限性（缸底插入缸體內(nèi)較小，焊縫處受剪切力），焊接強(qiáng)度變小，壓力過(guò)高時(shí)造成焊縫處受剪切力開裂導(dǎo)致掉底。

1.2 立柱技術(shù)改造

東龐礦井下使用的ZY5000型液壓支架立柱長(zhǎng)期服役，故障立柱中缸體脹缸占據(jù)相當(dāng)大的比例，原因是頂板瞬間來(lái)壓或壓力極限時(shí)，立柱不能完成快速泄壓造成缸體脹缸，同時(shí)也會(huì)引起密封損壞。

1.2.1 立柱外缸底部打？準(zhǔn)19的孔，內(nèi)徑為？準(zhǔn)19無(wú)縫鋼管、連接頭、閥座組成的導(dǎo)流裝置，閥座上安裝一個(gè)DN20/25-500L安全閥，使立柱的泄壓流量增大原有的2倍，調(diào)定該安全閥動(dòng)作值，實(shí)現(xiàn)與另一個(gè)安全閥分級(jí)動(dòng)作；有效的保護(hù)立柱因活塞腔的乳化液泄出不及時(shí)造成的脹缸。

1.2.2 采用乳化液自動(dòng)配比裝置，適時(shí)監(jiān)測(cè)乳化液濃度，保證乳化液濃度在合理的范圍內(nèi)；增加高壓反沖洗過(guò)濾裝置以及乳化液的雙重過(guò)濾，保持乳化液的潔凈度。

1.2.3 提高缸體底部焊接工藝或預(yù)先分批焊接加固。新焊接工藝是缸底插入缸體內(nèi)距離12mm（圖2），當(dāng)缸底受壓時(shí)焊縫幾乎不受剪切力，不會(huì)受到影響。

1.2.4 建立每套支架安全閥的工作檔案，定期進(jìn)行調(diào)校，確保安全閥定壓有效開啟。

2 結(jié)束語(yǔ)

液壓支架立柱的綜合技術(shù)改造，在東龐礦井下工作面的成功使用，提高了立柱的使用壽命，有效的降低立柱故障率，節(jié)省維修資金，增強(qiáng)了液壓支架的工作性能。同時(shí)降低了檢修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少立柱更換、維修的時(shí)間，保證了東龐礦井下工作面安全有序的生產(chǎn)，為今后礦井21103、21114、2701、2902A、21111、S2713主采工作面提供了強(qiáng)有力的保障。

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作者簡(jiǎn)介：王亮（1985-），男，河北滄縣人，畢業(yè)于河北理工大學(xué)，機(jī)電助理工程師，現(xiàn)任冀中能源股份有限公司東龐礦機(jī)電科技術(shù)員。