液壓支架頂板變形修復(fù)技術(shù)研究

霍 雷

（鄭州四維礦業(yè)機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 鄭州450000）

液壓支架是綜合機(jī)械化采煤方法中最重要的設(shè)備之一，在綜合采煤過(guò)程中起著支護(hù)采場(chǎng)頂板、推移采運(yùn)設(shè)備、隔離采空區(qū)、保證正常作業(yè)所需的工作空間等作用，為采煤工作面上一線員工的人身安全提供保障。頂梁是液壓支架的重要組成部分，頂梁與掩護(hù)梁通過(guò)鉸接銷軸連接，頂梁的柱帽下面連接立柱，并通過(guò)立柱、掩護(hù)梁與前后連桿、底座連接在一起。在綜采工作中，頂梁起著支撐維護(hù)控頂區(qū)的采場(chǎng)頂板、承受采場(chǎng)頂板壓力的重要作用，并將采場(chǎng)頂板載荷通過(guò)立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳遞到采場(chǎng)底板。

1 問(wèn)題的提出

掩護(hù)式液壓支架頂梁的頂板由于有平面度要求，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一般是平板結(jié)構(gòu)[1]。在綜采過(guò)程中，頂梁頂板直接與采場(chǎng)頂板接觸，并承載了來(lái)自采場(chǎng)頂板的主要壓力。在采煤或移架的過(guò)程中，若采場(chǎng)頂板上有矸石或煤塊墜落，則墜落的矸石或煤塊直接砸在頂梁的頂板上，造成頂梁頂板局部承受瞬間超載載荷而受損，嚴(yán)重時(shí)常常在頂梁的頂板上砸出“凹坑”，影響了頂梁甚至支架的承載能力。當(dāng)液壓支架在采煤工作面上服役幾年之后，大多數(shù)頂梁的頂板上都會(huì)出現(xiàn)或大或小的“凹坑”。根據(jù)《煤礦機(jī)電設(shè)備檢修技術(shù)規(guī)范》的要求，必須對(duì)頂梁頂板上較大的“凹坑”進(jìn)行修復(fù)處理，以保證支架的承載能力、延長(zhǎng)支架的使用壽命。

但由于頂梁是箱體結(jié)構(gòu)，“凹坑”又是向箱體內(nèi)側(cè)彎曲變形，矯正修復(fù)工作比較困難，所以必須結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，研究出一種經(jīng)濟(jì)、高效、合理的修復(fù)技術(shù)。

2 頂板“凹坑”的修復(fù)技術(shù)

2.1 常規(guī)修復(fù)方法

為修復(fù)頂梁頂板的“凹坑”，通常采用“切割+焊接”的方法。首先將頂板沿“凹坑”的周邊局部割掉，并在頂板的切割面上開(kāi)出焊接坡口。其次，將割掉的“凹坑”部分放到液壓機(jī)上矯正平面度，保證其平面度達(dá)到液壓支架檢修技術(shù)要求。最后，將矯正后的原“凹坑”部分重新拼焊到頂板上，原“凹坑”部分的周邊與頂板坡口對(duì)接，按液壓支架的焊接技術(shù)要求將對(duì)接坡口焊縫焊好[2]。

采用這種方法修正后，頂梁頂板的表面比較平整、平面度能夠達(dá)到液壓支架檢修技術(shù)要求。但分析其修復(fù)過(guò)程，不難發(fā)現(xiàn)其存在以下不足：

2.1.1 頂板受到切割和重新焊接的影響，變形部位即原“凹坑”處要經(jīng)歷多次“加熱、保溫、冷卻”等過(guò)程，相當(dāng)于對(duì)頂板局部進(jìn)行了多次“熱處理”，降低了頂板本身的力學(xué)性能，進(jìn)而減弱了頂梁的承載能力。

2.1.2 對(duì)焊工的焊接技能要求較高，若焊工的焊接技能欠佳或在冬季焊接時(shí)，容易產(chǎn)生焊接裂紋，造成焊縫的二次返修。很顯然，若進(jìn)行焊縫的二次返修，必然會(huì)再次降低頂板的力學(xué)性能。

2.1.3 修復(fù)過(guò)程中需要執(zhí)行切割、矯正、預(yù)熱、焊接等多個(gè)工序，增加了人工成本和時(shí)間成本，同時(shí)焊接過(guò)程也是對(duì)焊接材料的浪費(fèi)。

2.2 “凹坑”修復(fù)新方法

從頂梁的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上不難看出，頂板的兩側(cè)或單側(cè)一般都有側(cè)護(hù)板的防護(hù)，理論上矸石或落煤主要是對(duì)頂板的中檔位置造成傷害。結(jié)合液壓支架的實(shí)際損壞情況，頂梁頂板上的“凹坑”大多位于頂梁的中檔、側(cè)推千斤頂?shù)恼戏礁浇??！鞍伎印蔽恢萌鐖D1所示：

圖1 頂板“凹坑”位置示例圖

依據(jù)頂梁的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和損壞情況，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，決定采用“液壓機(jī)機(jī)械矯正”的方法進(jìn)行修復(fù)。

將頂梁倒置（頂板朝下）在液壓機(jī)的工作平臺(tái)上放平，使用圓柱形壓型胎，壓型胎穿過(guò)頂梁蓋板上預(yù)留（安裝側(cè)推千斤頂）的長(zhǎng)孔伸到頂梁的箱體內(nèi)，在頂板與壓型胎之間放置一塊輔助墊板，壓型胎作用到輔助墊板上，并通過(guò)輔助墊板緩慢地將頂板上的“凹坑”壓回原位。壓型原理如圖2所示：

若“凹坑”恰好位于中檔柱帽的對(duì)應(yīng)位置處，對(duì)應(yīng)的蓋板上沒(méi)有安裝孔，則需首先在蓋板的對(duì)應(yīng)位置處切割出一長(zhǎng)孔，大小以壓型胎能順利通過(guò)為準(zhǔn)。然后按上述方法壓型修復(fù)頂板；頂板修復(fù)后，再將從蓋板上割下的板塊周邊開(kāi)坡口、重新拼焊到蓋板上，按液壓支架的焊接技術(shù)要求將蓋板焊好。

圖2 頂板壓型示意圖

采用這種方法進(jìn)行修復(fù)，必須注意以下事項(xiàng)：

①壓型時(shí)必須緩慢、平穩(wěn)的進(jìn)行，不可魯莽，以免液壓機(jī)用力過(guò)大或用力不均而“矯枉過(guò)正”。

②壓型胎不宜與頂板直接接觸，以免原“凹坑”板面受力不均，造成壓型后原“凹坑”板面凸凹不平。

采用這種方法修正后，頂梁頂板的平面度不如常規(guī)的修復(fù)方法，但修正后的頂板能夠滿足《煤礦機(jī)電設(shè)備檢修技術(shù)規(guī)范》對(duì)頂板平面度的要求，同時(shí)這種修復(fù)方法，保護(hù)了頂板本身的力學(xué)性能、保證了頂板的承載能力。

2.3 新舊方法優(yōu)勢(shì)對(duì)比

通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，“液壓機(jī)機(jī)械矯正”的方法與常規(guī)修復(fù)方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①避免了在頂板上執(zhí)行的切割、預(yù)熱、焊接等工序，保護(hù)了頂板的力學(xué)性能，保障了頂板的承載能力。

②減少了修復(fù)過(guò)程中的切割、焊接等工作量，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了人工成本和時(shí)間成本。

③降低了對(duì)焊工焊接技能的要求，減少了焊接材料的浪費(fèi)，節(jié)約了材料成本和人力資源成本。

3 結(jié)論

綜上所述，在掩護(hù)式液壓支架頂板“凹坑”變形的修復(fù)工作中，采用“液壓機(jī)機(jī)械矯正”的方法，不僅能滿足液壓支架的維修質(zhì)量技術(shù)要求、延長(zhǎng)液壓支架的使用壽命，同時(shí)還能降低材料的浪費(fèi)、節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率。生產(chǎn)實(shí)踐證明，“液壓機(jī)機(jī)械矯正”的方法不失為一個(gè)經(jīng)濟(jì)、高效、合理的技術(shù)方法，可以在液壓支架頂梁、掩護(hù)梁及其他類似結(jié)構(gòu)件的變形修復(fù)中推廣使用。

［1］王國(guó)法.液壓支架技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

［2］韓文東，黃艷杰.綜采液壓支架使用與維修［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2008.