煤礦液壓支架常見故障分析及檢修措施研究

馮玉杰

（晉城煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司岳城煤礦，山西晉城 048004）

0 前言

我國具有豐富的煤炭資源，煤炭資源在國內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位，我國既是煤炭生產(chǎn)大國，也是煤炭消費(fèi)大國，雖然近年來，為降低煤炭資源污染問題，國家一直在大力號(hào)召煤炭企業(yè)去產(chǎn)能，努力開發(fā)利用新能源，但目前為止煤炭資源仍然是我國的主要能源，且在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)這種現(xiàn)狀不會(huì)改變。

當(dāng)前，隨著我國煤礦開采科技的發(fā)展，煤礦開采的機(jī)械化水平越來越高，很多礦井都由傳統(tǒng)的爆破采煤方式發(fā)展為現(xiàn)代化的綜合機(jī)械化采煤方式，對(duì)于這種采煤方式而言，其需用到的工作面設(shè)備主要有：采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)以及液壓支架等。在這些設(shè)備中，各種設(shè)備都承擔(dān)著不同職能，缺一不可。其中液壓支架所起的作用主要為支撐、切頂以及推移輸送機(jī)等，其主要是借助高壓液體來形成動(dòng)力，通過讓液壓元件與金屬構(gòu)件科學(xué)、合理的配合來形成支撐力，以進(jìn)行一整套的支護(hù)及控制作業(yè)，其屬于煤礦開采作業(yè)必不可少的核心設(shè)備，但這種設(shè)備需投入成本較高，在工作面設(shè)備投資中有70%左右都是液壓支架投資，對(duì)此為提高液壓支架工作的安全性、可靠性，必須了解液壓支架主要結(jié)構(gòu)，明確液壓支架常見故障，并做好液壓支架的日常檢修工作。

1 液壓支架主要結(jié)構(gòu)

1.1 底座

在液壓支架中要想固定好支架，且把向頂板施加的壓力順利傳至底板，必須有一穩(wěn)固底座作支撐。在實(shí)際生產(chǎn)中液壓支架底座所起的作用大致包括：穩(wěn)定支架、起到部分排矸檔桿作用、為立柱裝置、液控裝置以及推移裝置創(chuàng)建空間位置，因此液壓支架所裝設(shè)的底座在強(qiáng)度及剛度方面必須足夠強(qiáng)，且與底板接觸比壓應(yīng)盡量小[1]。

1.2 推移桿

液壓支架的推移機(jī)構(gòu)其主要作用是推溜與進(jìn)行移架操作，其組成部件主要有：推移桿、連接頭以及推移千斤頂與銷軸，而在這些部件中最關(guān)鍵的部件為推移桿。

在實(shí)際作業(yè)中，推移桿的一端與刮板輸送機(jī)相連，另一端與底座相連。在進(jìn)行推溜與移架作業(yè)時(shí)，推溜桿不僅應(yīng)承受推力與拉力作用，而且還得承受側(cè)向力的作用。

1.3 連桿

液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)主要由連桿組成，連桿上端連接掩護(hù)梁，下端連接底座，其主要用于依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況科學(xué)、合理地調(diào)整調(diào)高范圍，讓支架更牢固地支撐頂板，對(duì)頂板產(chǎn)生的水平分力及側(cè)向分力進(jìn)行有效承擔(dān)，以減輕立柱實(shí)際的承受力[2]。

1.4 掩護(hù)梁

掩護(hù)梁也是液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的重要組成部分，其主要用于提升支架抗扭性，維護(hù)實(shí)際工作空間，同時(shí)分擔(dān)部分頂板水平分力、部分煤及矸石載荷。掩護(hù)梁屬于支架前端主要受力部分，加之其工作環(huán)境較惡劣，這就要求掩護(hù)梁的實(shí)際強(qiáng)度及剛度必須達(dá)標(biāo)。

1.5 頂梁

在實(shí)際生產(chǎn)中液壓支架頂梁屬于一重要支承部件，通常其會(huì)直接接觸于頂板。它不僅需承載頂板產(chǎn)生的壓力，而且還需承載頂板煤巖產(chǎn)生的載荷，同時(shí)還承擔(dān)著為工作面創(chuàng)建安全作業(yè)空間的作用。

2 液壓支架常見故障及故障預(yù)防措施

2.1 支架失穩(wěn)

人們?cè)谑褂靡簤褐Ъ艿倪^程中，經(jīng)常會(huì)遇到支架失穩(wěn)現(xiàn)象，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，在每年的大采高工作面綜采事故中，幾乎有近1/10的事故是由支架失穩(wěn)現(xiàn)象引起的，常見的支架失穩(wěn)現(xiàn)象主要有：支架傾倒、傾斜、滑移反轉(zhuǎn)等[3]。

就液壓支架的傾倒現(xiàn)象而言，其主要指頂梁與底座間在傾向方向上出現(xiàn)了相對(duì)線位移，造成支架在傾向方向上與煤層底板發(fā)生了偏離。在煤礦實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，一旦出現(xiàn)支架傾倒事故，有時(shí)會(huì)引發(fā)很多支架發(fā)生傾倒現(xiàn)象，事故處理難度較大，需花費(fèi)大量時(shí)間處理，會(huì)對(duì)煤礦高效生產(chǎn)造成嚴(yán)重制約。而就實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀而言，引發(fā)液壓支架發(fā)生傾倒的因素有很多，其主要有下列幾個(gè)方面。

（1）支架傾倒現(xiàn)象受工作面冒頂影響。在工作面發(fā)生冒頂特別是發(fā)生大面積連續(xù)冒頂事故時(shí)，因發(fā)生冒頂后壓力分布不均勻，工作面頂板壓力通常會(huì)進(jìn)行分解，一般會(huì)分為兩個(gè)分力，其中側(cè)向壓力易使支架發(fā)生傾倒現(xiàn)象。

（2）受支架底部部分浮煤影響。浮煤會(huì)造成支架底板出現(xiàn)高低不平現(xiàn)象，易增大支架實(shí)際傾斜角度。

（3）移架推溜方式不當(dāng)造成影響。當(dāng)支架與爬鐵間有夾角后，若不能及時(shí)收回側(cè)護(hù)板的話，這時(shí)支架便會(huì)受到來自很多方向的扭轉(zhuǎn)作用，最終會(huì)使其重心發(fā)生偏移出現(xiàn)支架傾倒現(xiàn)象。

經(jīng)仔細(xì)分析支架傾倒原因，筆者認(rèn)為可借助以下方法來預(yù)防支架發(fā)生傾倒：盡量防止發(fā)生冒頂事故，如待開采煤層的頂板較破碎時(shí)，可先鋪網(wǎng)再進(jìn)行開采作業(yè)，同時(shí)可為松軟煤壁打膨脹錨桿，對(duì)于那些易冒頂區(qū)域不易大幅降架，應(yīng)采用帶壓移架方式作業(yè)；做好架底浮煤清理工作，當(dāng)架底有浮煤時(shí)應(yīng)及時(shí)清理干凈；應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況科學(xué)、合理地選用推溜移架方式，通常在來壓前，可采用連續(xù)順序移架方式作業(yè)，而在來壓過程中及來壓后，為盡量降低壓力沖擊影響，最好應(yīng)選用帶壓移架方式作業(yè)。此外當(dāng)在進(jìn)行快速推進(jìn)作業(yè)時(shí)，可采用交錯(cuò)移架方式進(jìn)行作業(yè)。

2.2 主要結(jié)構(gòu)件損壞

煤礦液壓支架在使用過程中，因時(shí)常需受到擠壓作用或碰撞作用，易造成結(jié)構(gòu)件發(fā)生變形斷裂現(xiàn)象，最終影響正常生產(chǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中[4]，造成液壓支架主要結(jié)構(gòu)件發(fā)生損壞的原因大致可分為下列兩點(diǎn)。

（1）液壓支架設(shè)計(jì)不科學(xué)、不合理。其具體主要為液壓支架設(shè)計(jì)強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，設(shè)計(jì)尺寸過大或過小。在實(shí)際選型與具體設(shè)計(jì)煤礦液壓支架時(shí)，應(yīng)充分考慮到煤礦地質(zhì)條件與頂?shù)装鍡l件，若在選型與設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)各種因素考慮不全面，便易造成液壓支架設(shè)計(jì)不合理現(xiàn)象。

（2）操作不當(dāng)。在操作液壓支架時(shí)也有部分操作工因技術(shù)不達(dá)標(biāo)或未充分了解液壓支架而造成液壓支架損壞。在實(shí)際操作作業(yè)中，為有效降低因人為操作而帶來的危害，實(shí)際操作工應(yīng)對(duì)液壓支架的結(jié)構(gòu)情況，性能情況以及具體工作原理進(jìn)行深入了解，并應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)實(shí)際操作規(guī)程作業(yè)，并應(yīng)對(duì)液壓支架四周的煤及矸石進(jìn)行及時(shí)清理。

2.3 支架鉆底

對(duì)于支架鉆底現(xiàn)象而言，其主要指支架底座向底板中發(fā)生了塌陷，這樣會(huì)增加支架移架操作及推溜操作的難度。支架發(fā)生鉆底現(xiàn)象，可能是因操作不當(dāng)引起的，還有可能是底板過于松軟造成的，當(dāng)支架對(duì)底板的比壓大于底板本身所能承受范圍的情況下，支架底座便易陷入底板。對(duì)于支架鉆底問題的處理，通?？赏ㄟ^給支架配置合理的抬底機(jī)構(gòu)進(jìn)行解決。

2.4 自動(dòng)降架及死架

當(dāng)前，很多液壓支架液壓系統(tǒng)都有過液壓油泄漏故障。就液壓支架自動(dòng)降架而言，其一般是因立柱漏液或立柱突發(fā)故障造成的。液壓支架自動(dòng)降架為一種局部故障，通常較易處理，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，一旦發(fā)現(xiàn)液壓支架發(fā)生此故障應(yīng)及時(shí)指派專業(yè)檢修人員進(jìn)行解決[5]。

在日常生產(chǎn)作業(yè)中，人們有時(shí)也會(huì)遇到液壓支架立柱陷入缸體內(nèi)，致使支架上部不能順利升起的現(xiàn)象，該現(xiàn)象就是此處所說的死架現(xiàn)象。之所以會(huì)發(fā)生此種現(xiàn)象，其原因可能有多種多樣，常見的原因主要有礦壓方面的原因和液壓系統(tǒng)安全閥失效等原因，當(dāng)發(fā)生此現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)具體問題具體分析，找出主要原因，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行解決[6]。

3 結(jié)束語

總之，煤礦機(jī)械化開采離不開液壓支架做支撐，而液壓支架因工作環(huán)境惡劣，需承受載荷較大等原因，時(shí)常會(huì)發(fā)生各種故障，一旦其發(fā)生故障，必然會(huì)影響到煤礦正常生產(chǎn)。對(duì)此人們必須在充分了解液壓支架具體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，總結(jié)液壓支架常見故障原因，并掌握相應(yīng)的處理對(duì)策，只有這樣才能在液壓支架遇到故障時(shí)，及時(shí)有效地處理液壓支架故障，才能更好地保障煤礦開采的高產(chǎn)、高效。