煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)、使用、維護(hù)及故障分析

陳慶光

摘 要：煤礦液壓支架是一種利用液體壓力產(chǎn)生支撐力并實(shí)現(xiàn)自動移設(shè)進(jìn)行頂板支護(hù)和管理的一種液壓動力裝置，是綜合機(jī)械化采煤不可缺少的配套設(shè)備。

關(guān)鍵詞：液壓支架； 結(jié)構(gòu)；使用；故障分析

一、液壓支架概述

煤礦機(jī)械在我國的煤礦開采使用領(lǐng)域中是一個(gè)廣泛的概念，它是專門用于煤礦開采的一種特殊機(jī)械。它的生產(chǎn)在我國有著很重要的作用。根據(jù)筆者多年的工作體會知道，煤礦機(jī)械是為煤礦企業(yè)提供裝備的設(shè)備，而且屬于專用設(shè)備。就目前來看，煤礦的機(jī)械設(shè)備主要有以下幾種：液壓支架、采煤機(jī)、采掘機(jī)、挖掘機(jī)、刨煤機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等。本文闡述煤礦液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析。

1、煤礦液壓支架的概念及認(rèn)識

就目前來說，現(xiàn)在的煤礦液壓支架主要是由支柱、底座、頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿及擋矸板（護(hù)幫板）等組成的，并且是由鋼板焊接成箱體的整體結(jié)構(gòu)。它主要用于水平面和小于等于10度的緩傾斜厚煤層沿底板一次放頂煤采全高開采的長壁綜采工作面，也適用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤綜采工作面，它能可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入回采工作面和推進(jìn)輸送機(jī)它與采煤機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化，解決機(jī)械化采煤工作中頂板管理落后于采煤工作的矛盾，進(jìn)一步改善和提高采煤和運(yùn)輸設(shè)備的效能，減輕煤礦工人的勞動強(qiáng)度，最大限度保障煤礦工人的生命安全。

2、煤礦液壓支架的結(jié)構(gòu)

上面已對煤礦液壓支架的概念和認(rèn)識做了闡述，下面對它的結(jié)構(gòu)做一說明。如果按其組成部分，即其結(jié)構(gòu)為其概念的話，那么我們可以這樣說：煤礦液壓支架是一種以液壓為動力，由液壓缸和液壓閥等液壓元件和其他金屬構(gòu)件組成的一種支護(hù)設(shè)備。

如果按照概念意義來說，液壓支架是由以下幾個(gè)部分組成：承載構(gòu)件、執(zhí)行元件、控制、操縱元件和輔助裝置。下面對每個(gè)組成部分做一一概述：

承載構(gòu)件：頂梁、掩護(hù)梁等。頂梁與頂板直接接觸，承受頂板上作業(yè)面巖石的壓力；掩護(hù)梁，阻擋冒落的巖石進(jìn)入工作面，并承受其壓力，從而承受頂板水平推力的邵件；底座與底板接觸，傳遞并承受頂板壓力。

控制、操縱元件：操縱閥、隔離閥等各種油缸的控制閥。操縱閥是用來操縱支架各種動作的閥，是液壓支架的指揮元件。

執(zhí)行元件：各種千斤頂和立柱。立柱是支撐在頂梁和底座之間或者間接承受頂板負(fù)載的油缸，是液壓支架主要的動力習(xí)性元件，它的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和形式?jīng)Q定了支架的支撐力大小和支撐范圍。

輔助裝置：除了以上三種構(gòu)件，剩下的都是輔助裝置。包括推移裝置、控制裝置、護(hù)幫裝置、防倒（滑裝置、噴霧照明）等等。

但不管怎么來說，煤礦液壓支架是用來控制采煤工作面礦山壓力的結(jié)構(gòu)物。采面礦壓以外載的形式作用在液壓支架上。在液壓支架和采面圍巖相互作用的力學(xué)系統(tǒng)中，若液壓支架的各支承件合力與頂板作用在液壓支架上的外載合力正好同一直線，則該液壓支架對此采面圍巖十分適應(yīng)。

3、煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力分析

這一部分主要從四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；液壓支架平面受力分析；液壓支架空間受力分析等方面考慮。

二、液壓支架的使用

1.煤礦綜采液壓支架使用

根據(jù)本人多年的工作來看，從事煤礦綜采液壓支架前要先經(jīng)過專門培訓(xùn)，考試合格才能上崗。通過培訓(xùn)，使工作人員對支架的使用做到“四懂”，即懂綜采采煤工藝、懂支架結(jié)構(gòu)、懂支架性能、懂工作原理；“四會”，那就是會操作支架、會檢查支架、會維護(hù)支架、會排除支架故障。再有就是對煤礦綜采液壓支架的操作使用，本人認(rèn)為在這可以概括為“細(xì)、凈、快、夠、正、嚴(yán)、緊、平”等要領(lǐng)，在操作使用時(shí)，一定遵守。

2.煤礦綜采液壓支架操作前注意事項(xiàng)

在這里需要說明的是，因?qū)嶋H操作過程中不當(dāng)，會造成一此意想不到的事情，甚至造成很大的事故。筆者建議，在實(shí)際操作之前，應(yīng)先檢查管路系統(tǒng)和支架各有關(guān)部件的動作是否有阻礙，要消除頂、底板的障礙物。需要特別注意的是軟管不要被矸石擠壓或卡住，其中管接頭要用”U”形銷插牢，液壓系統(tǒng)不漏液不竄液。開始操作支架時(shí)，應(yīng)提醒支架周圍工作人員注意，以免發(fā)生事故。操作支架應(yīng)觀察頂板情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

三、液壓支架故障原因分析

1.故障原因

（1）液壓支架是在重載、振動、沖擊、摩擦和潤滑不良等的工況條件下工作。

（2）液壓支架處在個(gè)無處小在的粉塵、噪音、水汽、液體和有害氣體等的礦井內(nèi)，并且照明條件級極差以至于工作環(huán)境十分惡劣。

（3）液壓支架工作的強(qiáng)度大、時(shí)間長。

在以上特點(diǎn)下工作的液壓支架也就導(dǎo)致了其頻繁的故障和事故發(fā)生，對于對機(jī)械的維護(hù)和檢修也提出了挑戰(zhàn)。

2.故障分析

經(jīng)過液壓支架在礦井中使用的實(shí)踐和有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，在生產(chǎn)過程中，絕大部分故障是因?yàn)楦鞣N失效引起，綜采設(shè)備的事故率很高，綜合得出導(dǎo)致液壓支架故障的主要原因有兩個(gè)：①人為因素及地質(zhì)條件引起；②機(jī)件失效而引起后者造成設(shè)各故障可以到達(dá)89.5%左右，其中磨損又是機(jī)械失效的最重要原因，其次是液壓支架本身的設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量低劣等缺陷所致，同時(shí)極小部分是由于工作條件惡劣，使用和維護(hù)條件太差引起的失效，當(dāng)然也有小部分屬于操作不當(dāng)引起；而在磨損引起的失效主要是由于液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)中的油液遭受嚴(yán)重污染所造成的，即是由于乳化液污染和乳化液濃度偏低造成液壓支架的每個(gè)液壓元件的失效都會造成整個(gè)液壓系統(tǒng)失效，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，給礦井生產(chǎn)帶來了安個(gè)隱患和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.1底座故障

底座是液壓支架整體結(jié)構(gòu)受力最為復(fù)雜和集中的部位，液壓支架底座3種情況加載方式，由于底座在工作的過程中主要收到扭轉(zhuǎn)力作用和復(fù)雜受力情況，產(chǎn)生裂紋及裂紋擴(kuò)展，因此，底座常常表現(xiàn)兩大故障即為主筋斷裂和球窩碎裂。

2.2立柱故障

立柱的故障表現(xiàn)為如下五個(gè)方面：①乳化液外漏；是由于密封損壞或者尺寸小合適，溝槽有缺陷，接頭焊縫出現(xiàn)裂紋②截止閥未打開和打開不夠、立柱外漏或內(nèi)竄液、系統(tǒng)堵塞、立柱變形都會引起立柱的不升或慢升③自降；安全閥漏液或調(diào)定壓力值低，立柱泄漏，液控單向閥不能閉鎖④支撐力達(dá)不到要求；⑤不降或者降速慢。在進(jìn)行故障檢查和檢修的時(shí)候，故障原因最多為漏液現(xiàn)象引起。

3.結(jié)束語

據(jù)不完全分析，目前我國大型采掘設(shè)備面臨激烈的市場競爭，預(yù)計(jì)到2015年我國煤炭行業(yè)將達(dá)到3.5萬億元左右的產(chǎn)業(yè)銷售規(guī)模。受我國煤炭開采行業(yè)快速機(jī)械化的推動，煤炭開采機(jī)械設(shè)備的需求規(guī)模到2015年將會達(dá)到301億元，這樣來看，我國煤機(jī)成套的競爭才剛剛開始，裝備成套化的發(fā)展前景十分廣闊。煤礦綜采工作面要做好事故的控制應(yīng)偏重于液壓及支架的管理，事故發(fā)生的頻率高低及其零部件工作壽命的長短，直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。通過對液壓支架故障的分析，減少失效的有效方法是進(jìn)行主動預(yù)防性維護(hù)；同時(shí)也是提高機(jī)械零部件的使用可靠性，延長使用壽命。

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