礦用液壓支架故障分析及預(yù)防措施

張文愷

（大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司， 山西 大同 037003）

引言

液壓支架是煤礦綜采工作面專用的支護(hù)工具，它的作用是對(duì)綜采工作面的頂板進(jìn)行支撐，確保頂板的壓力落在支架上，為工作面設(shè)備及人員提供一個(gè)安全的空間。隨著綜采工作面的不斷推進(jìn)，液壓支架也要隨著工作面有序推進(jìn)，然而由于綜采工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、設(shè)備較多、工序連貫性較高，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，液壓支架很容易出現(xiàn)故障[1]。當(dāng)液壓支架發(fā)生故障后，不僅會(huì)影響工作面無(wú)法推進(jìn)，還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工作面不能出煤，加上液壓支架的維護(hù)費(fèi)用較高。因此，正常維護(hù)和使用液壓支架對(duì)煤礦正常生產(chǎn)具有重要意義。

大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司8311 工作面位于井田三盤區(qū)西翼，工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為1 100 m，傾向長(zhǎng)度為220 m，工作面回采煤層為山西組4 號(hào)煤層，平均厚度為3.5 m，工作面采用綜合機(jī)械化后退式回采工藝，截止目前工作面已回采至550 m 處。

8311 工作面回采期間在工作面內(nèi)安裝126 架ZZ10000/20/38 型液壓支架進(jìn)行頂板支護(hù)，保證工作面回采安全；但是由于支架安裝質(zhì)量、安全維護(hù)力度以及操作技術(shù)水平等影響，在工作面前期回采過(guò)程中工作面液壓支架經(jīng)常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致工作面頂板發(fā)生兩起冒頂事故，嚴(yán)重威脅工作面安全。對(duì)此，綜采二隊(duì)通過(guò)技術(shù)研究，對(duì)工作面液壓支架故障類型及原因進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 液壓支架結(jié)構(gòu)分類

液壓支架主要有以下部分組成：承壓部、受力部、連接部、推移部、支撐部及其他輔助配件，相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)件為頂梁、掩護(hù)梁、連桿、推移桿、底座、各類高壓膠管及閥組，如圖1 所示。工作人員可以通過(guò)操作閥組來(lái)控制支架的升、降、推、移，這是通過(guò)泵站為液壓支架提供動(dòng)力，工作人員通過(guò)操作閥組來(lái)完成支架的每一個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)支架對(duì)頂板的支護(hù)、前移及推溜動(dòng)作。

圖1 8311 綜采工作面ZZ10000/20/38 型液壓支架結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

煤礦通常使用的液壓支架主要分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式液壓支架三種支架。三種支架根據(jù)使用要求的不同均有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，支撐式液壓支架能夠承載較大的頂板壓力，能夠?qū)ぷ髅嫫鸬胶芎玫闹ёo(hù)效果，掩護(hù)式液壓支架能夠有效地將采空區(qū)與采煤區(qū)進(jìn)行分離，確保工作面人員及設(shè)備的安全；支撐掩護(hù)式液壓支架同時(shí)具備以上兩種支架的優(yōu)點(diǎn)，能夠非常好地適用于井下工作面的正常生產(chǎn)，是我國(guó)煤礦使用范圍較廣的液壓支架[2]。

2 液壓支架故障原因分析及預(yù)防措施

2.1 液壓支架失穩(wěn)

2.1.1 故障原因

1）工作面支架底座不平。由于綜采工作面在采煤過(guò)程中受到整個(gè)礦山的壓力比較大，支架底座會(huì)出現(xiàn)不同程度的凹陷或變形，使得整個(gè)工作面的支架不能對(duì)工作面形成均勻的支撐，最終導(dǎo)致支架失穩(wěn)傾倒[3]；

2）由于支架掩護(hù)梁處的煤質(zhì)比較松軟，當(dāng)支架掩護(hù)梁位置出現(xiàn)漏頂或煤壁破碎時(shí)，破碎煤壁會(huì)對(duì)支架造成較大壓力，工作面某部分支架會(huì)由于受力不均勻發(fā)生失穩(wěn)情況；

3）工作面的作業(yè)人員未能按照采煤的工序工藝進(jìn)行操作，造成支架在支護(hù)時(shí)相互擠壓，最終導(dǎo)致支架失去重心傾倒。

2.1.2 預(yù)防措施

1）選用合適的支撐面。在特殊構(gòu)造的工作面要選用底座質(zhì)量較好、硬度較高的底座；

2）對(duì)破碎頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。對(duì)于煤壁破碎嚴(yán)重的頂板可以通過(guò)鋪網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)；在煤壁較碎的區(qū)域加注馬麗散進(jìn)行硬化，對(duì)于煤壁松軟的工作面可以添加錨桿進(jìn)行支護(hù)，確保工作面頂板的穩(wěn)定性，防止支架出現(xiàn)受力不均勻的情況[4]；

3）加強(qiáng)員工培訓(xùn)力度，確保人員能夠按照采煤工序進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)頂板出現(xiàn)壓力較大的情況時(shí)，可以采用帶壓連續(xù)移架的方法，通過(guò)壓力區(qū)后采用交錯(cuò)移架的方法，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)合理分配支架的移架順序，能夠有效避免支架失穩(wěn)事故的發(fā)生。

2.2 千斤頂故障

2.2.1 故障原因

工作面在生產(chǎn)時(shí)常常由于千斤頂密封損壞或接觸頭開裂造成支架千斤頂移動(dòng)緩慢或不動(dòng)作。此外，千斤頂高壓膠管開裂、過(guò)濾塞損壞、高壓泵站壓力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)造成支架千斤頂不動(dòng)作。

2.2.2 預(yù)防措施

安排專人對(duì)千斤頂?shù)哪z管及機(jī)頭處進(jìn)行專項(xiàng)檢查，發(fā)現(xiàn)有漏液時(shí)及時(shí)更換，同時(shí)檢查密封圈是否完好，過(guò)濾塞是否出現(xiàn)損壞，及時(shí)檢查泵站的壓力是否到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求，避免多個(gè)支架同時(shí)作業(yè)[5]。

2.3 立柱故障

2.3.1 故障原因

1）密封圈損壞常常造成立柱不能達(dá)到預(yù)定初撐力；

2）液壓膠管損壞常常造成乳化液泄露，無(wú)法正常供液；

3）導(dǎo)向件由于受力集中，對(duì)自身強(qiáng)度要求比較高，導(dǎo)向件在推移過(guò)程中受到擠壓應(yīng)力超出導(dǎo)向件材料屈服極限造成不可逆變形；

4）立柱缸體擠壓損壞或老化造成不能工作。

2.3.2 預(yù)防措施

1）發(fā)現(xiàn)密封圈附近有乳化液泄漏應(yīng)及時(shí)停泵，同時(shí)對(duì)損壞的密封圈進(jìn)行更換

2）入井前有專人負(fù)責(zé)對(duì)膠管及組件進(jìn)行驗(yàn)收；在保證整個(gè)液壓系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，盡量減少膠管的彎曲[6]；

3）在生產(chǎn)時(shí)要定期對(duì)支架導(dǎo)向件進(jìn)行觀察，同時(shí)做到多支架同步動(dòng)作，以防單個(gè)導(dǎo)向件受力不勻發(fā)生不可逆變形影響生產(chǎn)。

4）工作面立柱發(fā)生膨脹變形要及時(shí)更換，可以通過(guò)對(duì)表面進(jìn)行的“退鍍—補(bǔ)焊—修磨—電鍍”順序維修。

2.4 液壓油缸故障

2.4.1 故障原因

1）缸體內(nèi)部密封圈老化引起密封圈變質(zhì)；

2）密封材料磨損；

3）生產(chǎn)或安裝未達(dá)到工藝工序標(biāo)準(zhǔn)；

4）液壓支架在使用時(shí)，由于工作地面環(huán)境比較差，很容易受到環(huán)境影響造成油缸故障。一些細(xì)小的顆粒很容易進(jìn)入密封裝置內(nèi)造成密封裝置不嚴(yán)[7]。

2.4.2 預(yù)防措施

1）通過(guò)觀察油缸附近是否有霧狀或用體表感受油缸密封部位是否潮濕度來(lái)確定密封圈失效部位并進(jìn)行更換。

2）對(duì)密封機(jī)構(gòu)不嚴(yán)的部位進(jìn)行打磨及熱處理來(lái)增加機(jī)構(gòu)密封范圍的嚴(yán)密性[8]。

3）通過(guò)油缸、驅(qū)動(dòng)裝置位移量來(lái)判斷油缸泄露情況。在條件允許下可拆開油缸回路檢查。

4）檢修人員要檢查油缸是否有拉傷，發(fā)現(xiàn)油缸有縱向拉痕時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行鍍層與研磨修復(fù)。

3 結(jié)語(yǔ)

截止2019 年7 月24 日，8311 工作面已回采到位，通過(guò)對(duì)液壓支架采取有效預(yù)防措施后，支架故障率由原來(lái)為的19%降低為4%，全年減少支架維修成本費(fèi)用達(dá)64 余萬(wàn)元；工作面在后期回采過(guò)程中未發(fā)生一起因支架支護(hù)效果差導(dǎo)致的頂板漏頂事故，保證了工作面安全回采。