礦用綜采支架再制造技術研究與實踐

孫守田 劉 闊 錢海峰

（1.棗莊通晟實業(yè)有限公司，山東 棗莊 277011； 2.山東能源棗莊集團物流中心，山東 棗莊 277000）

棗莊通晟實業(yè)有限公司前身是棗莊礦業(yè)集團山家林煤礦，是專業(yè)從事液壓產品的制造、維修，集科研、生產、銷售、服務于一體的企業(yè)，在煤礦機械制造與再制造方面技術優(yōu)勢較為明顯?；趶U舊資源循環(huán)利用理念，棗莊通晟實業(yè)有限公司開展了以廢舊煤礦綜采支架成套裝備的再制造為課題的創(chuàng)新活動，研究煤礦綜采支架再制造過程中工藝、結構、材料等解決方案，為煤礦綜采支架再制造提供理論依據(jù)和方法支持。

1 礦井采場環(huán)境對綜采支架的影響

多數(shù)煤礦采場環(huán)境相對較差，隨著礦井服務年限延長，采場開采深度也相應增加，高溫、高濕問題較為突出。由于綜采支架成套裝備結構復雜、體積大，在礦井服務一段時間后，在井下高溫、高濕、高壓惡劣環(huán)境下，會發(fā)生零件表面磨損、腐蝕和密封圈失效、焊縫斷裂、結構件變形等現(xiàn)象，造成支架支護性能降低，服役失效速度加快，嚴重影響礦井安全生產。同時大量綜采支架報廢，也造成極大的資源浪費。

2 綜采支架再制造工藝

2.1 解體清洗

綜采支架再制造的首道工序就是將超過服務周期的支架拆解和清洗。把膠管及各類閥件從支架上拆離、結構件分離、油缸拆下。清洗時，用高壓液將立柱柱窩、側護板等處存儲的煤渣沖凈。主要結構件需要在專用清洗池進行沖洗。解體和清洗后的各類閥、膠管、活塞桿、缸體和銷軸等零件必須分類存放、評估。

2.2 結構件維修

結構件的維修主要內容是拋丸除銹、補焊、整形，變形嚴重、尺寸超差的鉸接孔，必須焊補并重新鏜孔。對有裂痕、損傷嚴重、無法修復的小件作報廢處理，并重新補充新件。對于支架的其他配件要統(tǒng)一回收。

2.3 閥件維修

待維修的閥件拆解后可以采用超聲波清洗機清洗，必要時需加入清洗劑并加熱。清洗干凈的閥件檢驗后，分類存放，符合標準的更換密封件后繼續(xù)使用。閥件的組裝需在無塵車間進行，組裝好后要進行密封試驗、開啟關閉動作試驗。

2.4 立柱千斤頂修理

維修時，將立柱、千斤頂全部拆解，缸體內壁進行打磨清洗，檢驗后符合標準的涂油備用，內壁銹蝕嚴重的采用內壁激光熔覆工藝，并進行鏜孔、研磨，或者直接珩磨增大內徑尺寸，配非標密封。中缸、活柱、活塞桿表面同樣進行清洗，檢測合格的備用，鍍層脫落或銹蝕、磕碰嚴重的，退鍍后補焊打磨，重新鍍鉻或激光熔覆處理。導向套、活塞等小件清洗后鍍鋅處理。立柱千斤頂組裝時，需要更換全部密封件。組裝完成后進行密封試驗，以確保維修質量。

2.5 高壓膠管維修

首先對膠管進行檢測，對橡膠外皮破損、金屬網(wǎng)斷裂的高壓膠管作報廢處理。較長的膠管可將不合格的部分切除，重新壓頭使用。復用的膠管需要進行清洗，并用1.5 倍額定壓力進行壓力試驗，管接頭密封件需要全部更換。

2.6 支架組裝

組裝前，必須對所有組裝零部件進行檢查和確認，確認合格后再進行組裝。液壓管件、支架各類閥、管路系統(tǒng)應布局合理，連接可靠，排列整齊。綜采支架進行動作試驗時，各類結構件、閥、膠管不允許存在干涉現(xiàn)象，不能造成膠管擠壓損傷。

2.7 整架試驗

綜采支架要逐架進行動作、密封及性能試驗，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，不能立即處理的要進行詳細記錄，防止遺忘，避免支架在運輸?shù)骄潞蟪霈F(xiàn)問題。

2.8 防銹處理

綜采支架試驗合格后進行防銹處理，先噴涂防銹底漆，再噴涂面漆，以防止井下高溫、高濕環(huán)境對支架的腐蝕，延長綜采支架的有效服務壽命。

3 綜采支架再制造技術路線

綜采支架是一種再制造價值較高的礦用設備，針對綜采支架再制造，該公司從綜采支架可再制造性評估、剩余壽命預測、質量控制等方面著手，進行綜采支架再制造關鍵技術研究。

3.1 可再制造性評估系統(tǒng)技術路線

首先，探討綜采支架再制造的技術可行性，從拆裝、修復、檢測等工藝出發(fā)，以再制造效率為目標選擇切實可行的再制造技術。其次，分析綜采支架的經濟可行性，考慮廢品價值、拆裝成本、檢測成本、修復成本、附加成本等因素，確保再制造的綜采支架具有經濟可行性。最后，從資源消耗、環(huán)境污染層面探討綜采支架再制造的環(huán)境影響。

3.2 綜采支架生命周期管理技術路線

再制造綜采支架的生命周期管理貫穿支架維修后使用壽命的全過程，在支架維修使用直到設備淘汰、報廢的整個過程中對支架實施必要的、全面合理的管理和監(jiān)控。主要包括：對支架維修過程、運行情況、磨損或腐蝕程度進行監(jiān)測的設備點檢管理。維修過程中，對每臺支架進行編號，支架各類部件如何修復，對哪些部件進行更換，以及部件規(guī)格、廠家、維修日期等進行詳細記錄。正確的使用和維修支架可使支架保持良好的狀態(tài)，防止和減少突發(fā)性故障，使支架發(fā)揮最大效能，保障綜采工作面正常運轉。支架使用過程中，對支架進行維護保養(yǎng)并修復因各類原因造成的損壞，并詳細記錄，為以后的維護和再制造提供數(shù)據(jù)支撐。

3.3 再制造質量控制的技術路線

綜采支架再制造主要包括支架解體清洗、結構件的維修、閥體的維修、油缸的維修，以及組裝、試壓、防銹處理等。綜采支架再制造過程質量控制涉及再制造加工各個環(huán)節(jié)，要確立關鍵質量控制點并對影響因素進行分析，建立質量管控數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化工藝參數(shù)和工藝方案。

4 結論

4.1 技術革新情況

通過綜采支架再制造技術研究與實踐，該公司在綜采成套裝備再制造的設計方法、關鍵技術與裝備、綜采支架生命周期管理等方面取得了成效。設計了立柱底閥的壓力試驗裝置，采用雙作用油缸做為頂緊裝置，可為兩個試驗工位提供頂緊力，提高了底閥試驗的效率；設計了杠桿式自漲緊珩磨機構，在珩磨過程中輸出恒定的漲緊力，提高了珩磨效率和產品的合格率；開發(fā)了液壓支架結構件模擬下料系統(tǒng)，可有效提高鋼材的利用率，降低生產成本；開發(fā)了綜采支架生命周期管理系統(tǒng)，基于全壽命周期理論，加強綜采支架再制造剩余壽命管理，以避免已修復支架很快面臨二次報廢的風險。

4.2 經濟效益情況

通過對綜采支架再制造技術研究與實踐，該公司掌握了綜采支架再制造技術，并實現(xiàn)產業(yè)化。2018 年9 月以來，該公司已成功為棗礦集團岱莊生建煤礦、新安煤業(yè)公司、付村煤業(yè)公司、三河口煤礦等單位進行綜采支架智能化升級、電液控改造500 余架，完成再制造收入1400 余萬元，實現(xiàn)利稅160 余萬元。

4.3 社會效益情況

該公司開展并實現(xiàn)了產業(yè)化的綜采支架再制造技術研究，一方面推動了棗莊通晟實業(yè)有限公司產業(yè)升級，安置了30 多名企業(yè)富余人員；另一方面，有效地盤活了廢舊礦山設備資源，節(jié)約了制造成本，延長綜采支架使用壽命。

實踐證明，開展綜采支架再制造實現(xiàn)廢舊物資的資源化利用，具有顯著的經濟效益、環(huán)境效益和社會效益，是我國發(fā)展循環(huán)經濟、建設資源節(jié)約型社會、保護生態(tài)環(huán)境的重要途徑。