煤礦液壓支架故障與處理

曹英杰

(大同煤礦集團(tuán)馬道頭煤業(yè)有限公司)

煤礦綜采、綜放技術(shù)是當(dāng)前煤礦最主要的開采方式，液壓支架是該方式最重要的設(shè)備之一，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。液壓支架能夠有效支撐采區(qū)頂板、隔離采空區(qū)，具有安全性能好、移架便捷、工作阻力(支架最大支撐能力)大等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)使用地形條件有一定要求，復(fù)雜地形下使用不便。液壓支架價(jià)格較高，不宜頻繁更換，如何有效快速維修故障支架，對(duì)控制煤礦生產(chǎn)成本、保證礦井正產(chǎn)生產(chǎn)十分重要[1-2]。

針對(duì)煤礦液壓支架常見故障進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)處理措施，以快速處置故障，有效預(yù)防常見隱患，保障煤礦生產(chǎn)順利進(jìn)行。

1 煤礦液壓支架組成

礦用液壓支架包含承載構(gòu)造件、執(zhí)行元器件、控制和操縱元器件、輔助裝置、傳動(dòng)介質(zhì)等構(gòu)配件[3]。

1.1 承載構(gòu)造件

主要承載元件為頂梁、掩護(hù)梁、底座，主要用來(lái)承受垂直和水平圍巖壓力。設(shè)備完成支護(hù)后，由頂梁接觸頂板承受頂板圍巖壓力，掩護(hù)梁承受部分頂板處的水平推力，同時(shí)防止頂板采空后巖石冒落。支架底座完成支護(hù)后與底板貼緊，頂梁承受的頂板圍巖載荷會(huì)傳遞至液壓支架底座。

1.2 執(zhí)行元器件

礦用液壓支架執(zhí)行元器件為各類支撐元件，如立柱、千斤頂和平衡千斤頂。立柱為豎直放置的大型千斤頂，起主要支撐作用，其結(jié)構(gòu)形式、材料剛性、強(qiáng)度對(duì)確保整個(gè)設(shè)備的支撐能力十分重要。通常液壓支架千斤頂為液壓支架油缸，起到移架、調(diào)整機(jī)位和移動(dòng)刮板輸送機(jī)的作用。另外，液壓支架還有一類平衡千斤頂，不僅能承受頂梁前端的部分壓力，還能調(diào)節(jié)頂梁和掩護(hù)梁間角度以提高頂梁切頂能力。

1.3 控制和操縱元器件

礦用液壓支架對(duì)各部分元件的控制通過(guò)電控元件和各類液壓閥實(shí)現(xiàn)，如操縱閥、單向閥、控制閥等閥門及其配套的管路，通過(guò)操控各部分液壓配件的動(dòng)作及行程，完成工作需要。

1.4 輔助裝置

礦用液壓支架機(jī)構(gòu)除去承壓、執(zhí)行和控制等主要配件外，為了實(shí)現(xiàn)照明、噴霧、防滑、防倒等輔助性功能，還含有照明、噴霧、防倒防滑、挑梁、推移、插板和活動(dòng)側(cè)護(hù)板等配件，確保支架動(dòng)作的安全及協(xié)調(diào)功能。

1.5 傳動(dòng)介質(zhì)

礦用液壓支架的動(dòng)作與功能以乳化液泵站提供的乳化液為傳動(dòng)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，并為其各個(gè)液壓部分提供動(dòng)力。

2 立柱故障分析與處理

立柱是礦用液壓支架主要支撐構(gòu)件之一， 一方面能夠起到支撐作用，另一方面也可以通過(guò)液壓調(diào)整支架高度，主要零部件為活柱、導(dǎo)向環(huán)、導(dǎo)向套、缸體及密封元件等[4]。

(1)密封器件損壞導(dǎo)致桿件支撐能力失效，立柱輸出阻力下降。原因是密封器件為橡膠器件，容易因使用時(shí)間長(zhǎng)而老化失效，或安裝時(shí)因受壓而變形。

(2)液壓輸送管路損壞使乳化液泄露，無(wú)法保持正常液壓。這多為外力破壞，一方面是產(chǎn)品本身質(zhì)量存在問(wèn)題，另一方面是乳化液質(zhì)量下降導(dǎo)致管路腐蝕。

(3)導(dǎo)向件變形，主要是其剛度下降導(dǎo)致變形量過(guò)大，超出材料屈服極限時(shí)發(fā)生不可逆變形。

(4)因受外力破壞或老化腐蝕，立柱缸體老化或損壞。密封器件、管路及導(dǎo)向件等小型構(gòu)配件出現(xiàn)故障時(shí)一般直接更換，但立柱缸體發(fā)生故障時(shí)考慮到成本，除缸體發(fā)生嚴(yán)重膨脹變形等狀況外，多數(shù)情況仍以維修為主。立柱外密封配合面的劃痕、銹蝕在完成表面處理后，按“退鍍—補(bǔ)焊—修磨—電鍍”順序進(jìn)行維修。

3 油缸泄漏故障分析及處理

油缸泄露也是礦用液壓支架常見故障類型之一，該類故障會(huì)直接導(dǎo)致液壓設(shè)備不能提供足夠的液壓動(dòng)力，另外泄露的乳化液也會(huì)污染周圍環(huán)境[5]。主要原因：

(1)密封材料材質(zhì)問(wèn)題。液壓缸密封材料過(guò)硬時(shí)，不易與被密封區(qū)域緊密結(jié)合；過(guò)軟時(shí)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)密封液會(huì)通過(guò)縫隙從密封材料中擠出，從而損壞密封材料。

(2)密封材料運(yùn)轉(zhuǎn)磨損問(wèn)題。液壓支架使用過(guò)程中密封結(jié)構(gòu)會(huì)因受外力沖擊或表面損傷及與液壓缸的磨擦而受損，影響密封效果。

(3)加工、安裝缺陷。油缸在加工過(guò)程中可能出現(xiàn)焊接缺陷或表面拉傷，密封區(qū)域表面加工粗糙，密封結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程選擇的密封材料尺寸精度有出入，都可能導(dǎo)致油缸密封不嚴(yán)。

運(yùn)轉(zhuǎn)中液壓支架一方面可以通過(guò)油缸、驅(qū)動(dòng)裝置位移量是否超出預(yù)定值來(lái)判斷油缸泄露狀況；另一方面可以通過(guò)查看油缸活塞來(lái)判斷設(shè)備泄露狀態(tài)。查驗(yàn)過(guò)程中需將換向閥活塞調(diào)整到底端，當(dāng)油缸活塞處于上升階段時(shí)，可拆開油缸回路檢查。一旦泄露，需查驗(yàn)密封件和密封圈狀態(tài)，以及時(shí)更換破損密封圈。

由油缸筒壁內(nèi)部及活塞故障導(dǎo)致的油缸泄露，應(yīng)首先查驗(yàn)筒壁內(nèi)部是否損傷，或筒壁與活塞間是否存在嚴(yán)重磨損，根據(jù)需要及時(shí)更換密封活塞。未發(fā)現(xiàn)損傷或更換后沒有改善油缸泄露狀況的，需要檢查密封圈與密封件是否匹配。油缸緩沖閥故障或異常也會(huì)導(dǎo)致乳化液泄露，另外根據(jù)閥芯與支座磨損程度考慮是否更換磨損件。

4 結(jié) 論

煤礦液壓支架工作環(huán)境較為惡劣，及時(shí)處理其常見故障對(duì)保持其良好的運(yùn)行狀態(tài)具有重要作用。煤礦液壓支架立柱故障主要包括密封器件損壞、輸送管路損壞、導(dǎo)向件變形、立柱缸體老化或損壞等，油缸泄露故障主要包括密封結(jié)構(gòu)材質(zhì)、運(yùn)轉(zhuǎn)磨損、加工安裝缺陷等，同時(shí)提出了相應(yīng)的解決措施，可為設(shè)備巡檢和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)提供指導(dǎo)。