煤礦液壓支架常見故障及其預(yù)防措施

張志強(qiáng)

（潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司， 山西 長治 047105）

引言

我國是煤業(yè)大國，隨著我國生產(chǎn)力的不斷提高，煤礦作業(yè)的開采方式已經(jīng)由最原始的爆破采煤發(fā)展為機(jī)械化作業(yè)，很大程度上保證了作業(yè)人員的人身安全。在綜采工作面內(nèi)，液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)是主要的機(jī)械設(shè)備，其中，液壓支架是關(guān)系著生產(chǎn)安全的核心機(jī)械，液壓支架被安裝在回采工作面，內(nèi)部的高壓液體與金屬器件使得機(jī)械具有強(qiáng)大的支承力，起著對(duì)工作面頂板的支承、增大開采空間、防止頂板塌落的作用，除此之外，液壓支架還可以進(jìn)行切頂、移架、輸送機(jī)推移的工作，最大限度地保障工作的順利進(jìn)行以及人員人身安全[1-2]。

1 液壓支架的主要結(jié)構(gòu)

1.1 頂梁

頂梁主要起支承的作用，承受來自巷道頂板以及之上煤層的負(fù)荷，所以頂梁直接巷道頂板是保障安全工作的首道屏障。

1.2 掩護(hù)梁

掩護(hù)梁位于液壓支架的前端，如果說頂梁主要承擔(dān)來自頂層的垂直壓力，那么掩護(hù)梁則主要緩解來自頂板的水平分力，提升液壓支架的扭抗性能，由于采煤工作面的環(huán)境較為惡劣，所以對(duì)于掩護(hù)梁的材質(zhì)要求嚴(yán)格，性能指標(biāo)上應(yīng)該具有較強(qiáng)的剛度與強(qiáng)度。

1.3 連桿

連桿顧名思義是起到連接的作用，將掩護(hù)梁與底座之間進(jìn)行連接，是四連桿中的一部分，主要用來調(diào)整整個(gè)液壓支架的高度，還可以承擔(dān)來自頂板的部分側(cè)向分力，使得立柱所承受的力有所降低。

1.4 推移桿

液壓支架的一個(gè)作用就是移架、推移，而推移桿就是構(gòu)成推移結(jié)構(gòu)的重要部件，與刮板輸送機(jī)以及底座進(jìn)行連接，在推移過程中，推移桿提供動(dòng)力，既產(chǎn)生拉力也產(chǎn)生推力，此外，還可以承擔(dān)部分側(cè)向力。

1.5 底座

底座具有較高的強(qiáng)度與剛度，是液壓支架穩(wěn)定性能的主要保障，將來自頂板的壓力傳遞給底板，所以說與底座與底板之間的接觸比壓要盡可能小，另外，底座還建立了立柱、液壓、推移等裝置的工作位置。

2 液壓支架的故障分析

液壓支架的故障有兩大類，一是液壓支架的固體器件損壞，二是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障。前者易被察覺，而后者往往隱藏在液壓支架內(nèi)部不易被察覺[3]，主要的故障與分析如下：

2.1 底座失穩(wěn)

液壓支架的底座影響著設(shè)備的穩(wěn)定性，在現(xiàn)場作業(yè)中，由于地質(zhì)條件惡劣、底板不平，使得底座所承受的壓力不均衡，底座發(fā)生形變，最終導(dǎo)致底座失穩(wěn)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在作業(yè)事故中底座失穩(wěn)占到8%左右，表現(xiàn)為支架傾斜、支架傾倒、支架滑移反轉(zhuǎn)等，其中支架傾倒最為嚴(yán)重，指的是頂梁與底座之間沿傾向發(fā)生相對(duì)線位移并使支架沿傾向偏離煤層底板法線方向，這樣一臺(tái)設(shè)備的傾倒會(huì)造成相鄰的幾十架設(shè)備同時(shí)發(fā)生傾倒，影響范圍大、時(shí)間長，阻礙了生產(chǎn)任務(wù)按時(shí)完成，對(duì)于此問題的發(fā)生，是由多方面因素造成的。首先，最明顯的就是支架底部的浮煤使得底板不平，發(fā)生傾斜；其次，如果工作面發(fā)生大面積冒頂，頂板受到的壓力就會(huì)進(jìn)行分解，產(chǎn)生的側(cè)向壓力會(huì)使得液壓支架發(fā)生傾斜；最后就是違規(guī)操作，移架推溜方式?jīng)]有嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，如果在這個(gè)過程中支架與爬鐵產(chǎn)生了角度，那么就要及時(shí)將側(cè)護(hù)板收回，否則會(huì)使支架受到來自不同方向的扭轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致重心不穩(wěn)發(fā)生傾倒。

2.2 重要結(jié)構(gòu)件損壞

從結(jié)構(gòu)上分析，液壓支架幾個(gè)重要的結(jié)構(gòu)件為：底座、頂梁、掩護(hù)梁、連桿以及側(cè)推護(hù)幫裝置。在設(shè)備運(yùn)行過程中，如果其中的某一個(gè)結(jié)構(gòu)件發(fā)生形變、斷裂，就會(huì)影響液壓支架的使用。結(jié)構(gòu)件發(fā)生損壞的原因一般為：

1）操作違規(guī)。由于工作經(jīng)驗(yàn)的缺乏，許多操作工對(duì)支架沒有全面的了解，操作的技術(shù)水平不過關(guān)，從而造成對(duì)設(shè)備的損傷，認(rèn)為操作屬于可控的范圍，操作工必須在工作中認(rèn)真學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)液壓支架的結(jié)構(gòu)、性能深入了解，作業(yè)中按照規(guī)章工作。

2）相關(guān)設(shè)計(jì)不合理。液壓支架的選擇與設(shè)計(jì)需要根據(jù)不同煤礦的生產(chǎn)條件進(jìn)行，考慮因素有地下工作環(huán)境、頂?shù)装鍡l件等，如果不進(jìn)行這方面的考量就會(huì)造成所選液壓支架的型號(hào)與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)環(huán)境不匹配、設(shè)備的強(qiáng)度不夠，使其在生產(chǎn)作業(yè)過程中支架的負(fù)荷過重，從而造成結(jié)構(gòu)件的損壞。

2.3 支架鉆底

支架鉆底指的是支架的底座鉆入底板之中，造成這一問題的原因主要是支架底板比壓不斷增加，超過了底座的最大承受范圍，如果底座松軟，那么支架的底座就會(huì)鉆入其中，使支架的移架和推溜工序變得困難。

2.4 自動(dòng)降架或死架

除了上述器件的損壞，還有一種故障為液壓系統(tǒng)故障，比如立柱漏油導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的故障，就會(huì)造成液壓支架自動(dòng)降架，或是液壓支架的立柱縮入剛體內(nèi)，使得支架無法上升，造成死架。對(duì)于降架的現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)故障原因首要對(duì)立柱是否漏油進(jìn)行排查，可以說這一事故容易解決，而造成死架的現(xiàn)象原因較多，不易排查。

3 支架故障的預(yù)防措施

3.1 對(duì)于某一故障要找到相應(yīng)的解決措施

比如為了預(yù)防液壓支架發(fā)生傾倒，就要預(yù)防冒頂現(xiàn)象的發(fā)生，保持底板平衡，及時(shí)清理浮煤，并規(guī)范操作行為，分情況進(jìn)行連續(xù)順序移架、帶壓移架、或是交錯(cuò)移架的方式[4]。

3.2 加強(qiáng)維修管理

對(duì)于支架的維修管理可以分為三個(gè)階段：日常檢修管理、中修管理以及大修管理。其中，日常檢修最為重要，經(jīng)常對(duì)液壓支架的重要結(jié)構(gòu)件進(jìn)行檢查，檢驗(yàn)液壓元件、安全閥等是否正常工作，對(duì)于有問題的器件及時(shí)進(jìn)行更換或是調(diào)休修，而且要保持設(shè)備的清潔。所謂中修與大修是根據(jù)時(shí)間來劃分，一般2年進(jìn)行中修，2～3年進(jìn)行大修，或是開采1～2個(gè)工作面是進(jìn)行中修，開采100～200萬t煤炭后進(jìn)行大修[5]。中修需要對(duì)支架的主要結(jié)構(gòu)件進(jìn)行全面的檢查，尤其是立柱、千斤頂如果發(fā)生形變需要及時(shí)更換，各種閥座也要進(jìn)行有效性的試驗(yàn)。大修就是要將支架完全解題、清潔、排查故障，對(duì)液壓系統(tǒng)的維修。

3.3 善于利用新型信息技術(shù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)

將智能檢測(cè)技術(shù)于工人的工作經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，可以對(duì)液壓支架故障的具體部件和故障機(jī)理進(jìn)行準(zhǔn)確的推斷，比如液壓閥泄露檢測(cè)儀的使用，就可以對(duì)故障進(jìn)行預(yù)防，對(duì)于提高工作效率有積極的意義。

4 結(jié)語

液壓支架作為綜采工作面的重要開采設(shè)備，其故障的發(fā)生會(huì)對(duì)生產(chǎn)任務(wù)能否按時(shí)完成產(chǎn)生影響，甚至還會(huì)對(duì)工作人員的安全產(chǎn)生威脅。本文在介紹了液壓支架的主要結(jié)構(gòu)之后，針對(duì)液壓支架的常見故障提出有針對(duì)性的預(yù)防措施，希望對(duì)于如何延長液壓支架的使用年限起到參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1]羅恩波.國內(nèi)液壓支架現(xiàn)狀及我國的發(fā)展趨勢(shì)[J].煤礦機(jī)電，2013（3）：27-30.

[2]傅京昱.液壓支架技術(shù)現(xiàn)狀與行業(yè)管理探討[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012（6）：86-89.

[3]劉軍.綜采面液壓支架常見故障分析[J].機(jī)械工程及自動(dòng)化，2015（3）：57-58.

[4]趙亞軍.8214工作面過斷層期間液壓支架故障及維護(hù)[J].山東煤炭科技，2005（8）：143-144.

[5]楚超.淺析礦用液壓支架故障及預(yù)防[J].機(jī)械管理開發(fā)，2016（12）：170-172.