煤礦井下液壓支架常見(jiàn)故障分析及預(yù)防措施

毛偉洪

（山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 晉城048000）

引言

液壓支架是煤礦井下綜合機(jī)械化開采的關(guān)鍵設(shè)備，可以有效地支撐和控制工作面頂板，隔離采空區(qū)并推進(jìn)刮板輸送機(jī)，是采面實(shí)現(xiàn)采煤、運(yùn)輸和支護(hù)等所有工序的重要裝備[1]。隨著采面煤層開采深度與機(jī)械化水平的提高，井下作業(yè)條件變得更加復(fù)雜多變，液壓支架各部件故障率增加，其穩(wěn)定性受到威脅，無(wú)法保證采面正常生產(chǎn)作業(yè)，降低了作業(yè)面的產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益[2]。因此，針對(duì)液壓支架常見(jiàn)的故障類型及其成因進(jìn)行深入剖析，并依據(jù)其成因提出了科學(xué)的故障預(yù)防措施。

1 液壓支架結(jié)構(gòu)組成

液壓支架基本組成部分主要包括承載結(jié)構(gòu)件、動(dòng)力油缸、控制與操縱元件、輔助裝置與工作液體。其中：承載結(jié)構(gòu)主要包括頂梁、掩護(hù)梁和底座；動(dòng)力油缸主要包括立柱與千斤頂；控制與操縱元件主要包括控制閥（液控單向閥和安全閥）、操縱閥等各種閥件和管件[3-4]，具體如圖1所示。

圖1 液壓支架結(jié)構(gòu)示意圖

2 液壓支架常見(jiàn)故障及其成因

煤礦井下液壓支架運(yùn)行過(guò)程中常出現(xiàn)的故障主要有千斤頂與立柱部件故障、液壓支架失穩(wěn)以及油缸與管路泄漏故障等。

2.1 千斤頂與立柱部件故障

千斤頂是液壓支架重要的液壓組成元件，其主要有前梁、推移、調(diào)架、復(fù)位、平衡、尾粱以及護(hù)幫千斤頂?shù)?。千斤頂在使用過(guò)程中受到井下作業(yè)環(huán)境的影響常常會(huì)產(chǎn)生故障，且故障率相對(duì)較高。其故障主要表現(xiàn)在：千斤頂密封性受損壞、焊縫斷裂以及漏液，導(dǎo)致千斤頂動(dòng)作變慢或不動(dòng)作；泵壓不達(dá)標(biāo)、過(guò)濾裝置損壞以及高壓管路斷裂都將導(dǎo)致千斤頂不動(dòng)作等故障問(wèn)題。

立柱的穩(wěn)定性能夠有效保證井下生產(chǎn)的安全，其部件主要包括活柱、中缸、外缸、密封元件及導(dǎo)向件等。在立柱的使用過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)以下故障：密封件損壞，主要由于部分元器件老化；液壓管損壞造成乳化液泄漏，過(guò)濾裝置被雜質(zhì)堵塞，安全閥調(diào)定壓力值低、截止閥開啟幅度不夠與未開啟以及立柱變形等均會(huì)導(dǎo)致立柱升降故障；泵壓以及閥門壓力過(guò)低，使得立柱部件荷載相對(duì)較低出現(xiàn)超載現(xiàn)象，導(dǎo)致承載故障；立柱中的導(dǎo)向件對(duì)剛度要求較高，在使用過(guò)程受礦山壓力的影響極易產(chǎn)生變形；受井下作業(yè)環(huán)境影響，立柱缸體以及活柱易產(chǎn)生磨損及老化現(xiàn)象，致使支架不能正常運(yùn)行。

2.2 液壓支架失穩(wěn)

失穩(wěn)煤礦液壓支架常見(jiàn)的故障，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，液壓支架失穩(wěn)的故障率超過(guò)60%。支架失穩(wěn)主要包括傾倒、傾斜、滑移以及反轉(zhuǎn)等。傾倒具體指支架頂梁與底座之間沿傾向產(chǎn)生偏移，偏離其法線方向。而在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過(guò)程中，若發(fā)生傾倒，極易引起多組支架同時(shí)傾倒，造成嚴(yán)重后果，降低采面采出率。支架失穩(wěn)往往由以下幾個(gè)因素引起：工作面發(fā)生大面積連續(xù)冒頂，導(dǎo)致支架受力不均，側(cè)向應(yīng)力造成傾倒；支架底座下存在煤塊等雜質(zhì)，同時(shí)開采過(guò)程中礦山壓力顯現(xiàn)比較明顯，底座會(huì)出現(xiàn)不同程度內(nèi)陷及變形，支架支撐受力不均勻，易產(chǎn)生傾倒；作業(yè)人員移架推溜操作不合理，并未按照既定的操作流程進(jìn)行操作，導(dǎo)致支架間產(chǎn)生相互擠壓現(xiàn)象使得支架偏離重心造成傾倒；掩護(hù)梁處頂板煤質(zhì)疏松易產(chǎn)生破碎，對(duì)支架產(chǎn)生較大偏移壓力造成失穩(wěn)；底座部件受復(fù)雜應(yīng)力影響易產(chǎn)生球窩破碎、主筋斷裂，使得底座出現(xiàn)扭曲、變形情況，進(jìn)而導(dǎo)致失穩(wěn)。

2.3 油缸與管路泄漏故障

油缸與管路泄漏也是液壓支架使用過(guò)程中常常出現(xiàn)的故障，這類故障發(fā)生不僅會(huì)造成支架供壓不足導(dǎo)致支架不能有效工作，而且會(huì)污染環(huán)境以及損害設(shè)備，影響安全生產(chǎn)。油缸與管路泄漏故障主要由以下幾個(gè)方面因素導(dǎo)致：缸體內(nèi)部密封組件材質(zhì)強(qiáng)度過(guò)低、內(nèi)部密封圈存在老化問(wèn)題，致使缸體工作時(shí)易引起密封組件損傷導(dǎo)致泄漏；受煤塵等作業(yè)環(huán)境因素影響，缸體在運(yùn)行過(guò)程中反復(fù)摩擦，長(zhǎng)時(shí)間條件下會(huì)造成密封結(jié)構(gòu)損傷，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常工作；缸體生產(chǎn)與安裝達(dá)不到工藝工序標(biāo)準(zhǔn)，表面存在焊縫與拉傷等缺陷；管路密封損壞以及大小不合適，運(yùn)行階段液管起泡滴漏或液管被擠破。

3 常見(jiàn)故障及針對(duì)性措施

對(duì)于千斤頂與立柱故障，若立柱與千斤頂不動(dòng)作應(yīng)及時(shí)檢查密封、過(guò)濾裝置以及泵壓是否達(dá)標(biāo)，定期檢查導(dǎo)向件避免產(chǎn)生變形，立柱發(fā)生變形時(shí)則需及時(shí)更換；對(duì)于液壓支架失穩(wěn)故障應(yīng)保證工作面底板平整，選用硬度與強(qiáng)度較高的底座，及時(shí)處理冒頂片幫等事故，同時(shí)提高作業(yè)人員技能，確保操作的規(guī)范性；對(duì)于泄漏故障應(yīng)及時(shí)通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置移動(dòng)情況來(lái)判斷是否存在泄漏，定期檢查密封組件并及時(shí)更換問(wèn)題組件，定期檢查缸體磨損狀況，并及時(shí)進(jìn)行鍍層與研磨等修復(fù)工作。

4 液壓支架常見(jiàn)故障預(yù)防措施

4.1 采用先進(jìn)的故障診斷技術(shù)

在維修過(guò)程中結(jié)合現(xiàn)代科技力量采取先進(jìn)的故障診斷技術(shù)對(duì)支架存在的故障進(jìn)行診斷，可以有效提高故障診斷的及時(shí)性以及準(zhǔn)確率。先進(jìn)診斷技術(shù)能夠精準(zhǔn)識(shí)別故障及其位置，提高檢修工作的效率，并保證安全生產(chǎn)。例如，可對(duì)液壓支架工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)（監(jiān)測(cè)油溫、壓力等），及時(shí)反饋故障信息。同時(shí)可利用濾波噪聲對(duì)泄漏故障進(jìn)行檢測(cè)，若泄漏儀器發(fā)出異常信號(hào)，為檢修人員提供檢修指示，也可利用液晶顯示器對(duì)泄漏故障進(jìn)行診斷與報(bào)警。企業(yè)也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況開發(fā)配套的診斷技術(shù)，同時(shí)將這些診斷技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中不斷進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)新的生產(chǎn)要求。

4.2 嚴(yán)格執(zhí)行支架檢修維護(hù)制度

為了提高液壓支架檢修維護(hù)質(zhì)量，降低各類故障的發(fā)生率，還需建立嚴(yán)格的支架檢修維護(hù)制度。支架檢修維護(hù)制度應(yīng)充分考慮液壓支架的使用時(shí)長(zhǎng)、以往故障以及人員配備等。完善的支架檢修維護(hù)制度應(yīng)包括以下幾個(gè)部分：制定完善合理的管理及維修制度，規(guī)范檢修維護(hù)操作。液壓支架設(shè)備需進(jìn)行定期檢修，一旦發(fā)生故障問(wèn)題需要及時(shí)進(jìn)行處理和更換零部件，并及時(shí)記錄故障信息。建立有效的支架保養(yǎng)制度，并將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人。井下作業(yè)環(huán)境較為惡劣，有效的支架保養(yǎng)可降低故障的發(fā)生率。嚴(yán)格按照檢修及操作流程操作。

5 結(jié)語(yǔ)

煤礦企業(yè)應(yīng)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)液壓支架常見(jiàn)的故障進(jìn)行總結(jié)分析，并通過(guò)制定完善合理的管理及維修制度，規(guī)范檢修維護(hù)操作，提高檢修維護(hù)人員專業(yè)技能水平，建立有效的支架保養(yǎng)制度等預(yù)防措施來(lái)保證支架穩(wěn)定運(yùn)行。