液壓?jiǎn)误w支柱井下現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

王虎勝，李安紅，侯曉飛，宋煒?lè)?，王彥斌，?堯

(1.潞安化工集團(tuán)有限公司 采供管理部，山西 長(zhǎng)治 046299；2.潞安化工集團(tuán) 郭莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046199)

目前煤礦井下巷道內(nèi)對(duì)頂板的支護(hù)在一定程度上依然依賴液壓?jiǎn)误w支柱，而在井下惡劣的環(huán)境下，單體支柱經(jīng)常由于腐蝕、壓力等原因損壞，尤其在沿空留巷內(nèi)用于支護(hù)頂板的單體需要長(zhǎng)期支設(shè)，期間單體損壞后出現(xiàn)不同程度的自降現(xiàn)象，這給巷道的支護(hù)帶來(lái)了很大的不利影響[1-3]。目前大多數(shù)煤礦由于缺乏單體專用維修設(shè)備，損壞的單體只能聯(lián)系廠家外送進(jìn)行維修，但單體外送增加了運(yùn)輸、時(shí)間成本，過(guò)程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢，無(wú)法滿足高效生產(chǎn)的需要[4-6]。本文以潞安化工集團(tuán)郭莊煤業(yè)有限責(zé)任公司井下沿空留巷內(nèi)單體支柱為研究對(duì)象，針對(duì)單體自降這一問(wèn)題，詳細(xì)介紹了自降單體損壞原因的查找、自降界限的確定以及現(xiàn)場(chǎng)維修的方法，并針對(duì)這一技術(shù)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、安全效益進(jìn)行了工程分析，最后確定了該項(xiàng)單體維修技術(shù)的實(shí)用價(jià)值，為煤礦井下單體自降問(wèn)題提供了維修技術(shù)方案。

1 單體液壓支柱零件的損壞情況

1) 三用閥零件。主要損壞為銹蝕、彈簧失效、左閥筒密封端磨損或劃傷而造成泄漏。

2) 頂蓋、手把體、底座及活塞。損壞為銹蝕。

3) 復(fù)位彈簧。損壞為銹蝕和失效。

4) 活柱體(包括柱頭、接長(zhǎng)柱筒、活柱筒)。主要損壞為彎曲、銹蝕、焊縫處開(kāi)裂或折斷;D42 mm三用閥安裝孔橢圓變形，鍍鉻表面剝落，銹蝕或潰爛;D80 mm活塞安裝孔環(huán)形腐蝕坑。

5) 油缸。主要損壞為外表面銹蝕或銹坑；兩端安裝鋼絲的環(huán)槽損壞或銹爛；內(nèi)孔橢圓變形，內(nèi)表面銅層剝落、劃傷，點(diǎn)蝕或銹坑。

6) 密封。主要損壞為頂部?jī)?nèi)密封、外密封和底部密封受壓力作用損壞。

本文主要針對(duì)單體密封損壞問(wèn)題展開(kāi)研究。

2 單體自降界限的確定

2.1 現(xiàn)場(chǎng)情況

井下使用的DW型外注式懸浮單體支柱，(如圖1所示)，共有3組密封，分別為頂部?jī)?nèi)密封、外密封和底部密封，據(jù)統(tǒng)計(jì)，損壞部位以頂部密封組件和外密封組件為主。

圖1 DW型外注式懸浮單體支柱示意

2.2 統(tǒng)計(jì)分析

1) 排查方法：每天安排專人巡查沿空留巷內(nèi)單體柱自降情況，對(duì)自降單體柱進(jìn)行標(biāo)記、登記在冊(cè)，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加壓，并測(cè)量、記錄壓力。隨后每天再次測(cè)量該單體柱壓力變化情況，如果單體柱出現(xiàn)二次自降，則判斷為損壞單體柱，需及時(shí)進(jìn)行更換。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 單體抗壓檢測(cè)匯總

2) 匯總分析：現(xiàn)場(chǎng)對(duì)75根自降柱進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中加壓后二次自降的單體柱有14根，壓力變化曲線如圖2所示。

圖2 誤操作單體柱自降壓力變化曲線

可以看出，以編號(hào)：117-4-3、117-4-5、123-4-1、23號(hào)鉆場(chǎng)-1-1、163-3-4單體柱為例，可以看出，在加壓后的5 d內(nèi)，雖然出現(xiàn)了壓力損失，但是還能保持15 MPa以上的壓力，并逐步趨于壓力平穩(wěn)，可判斷該類單體柱是由于打設(shè)過(guò)程中操作錯(cuò)誤，柱體內(nèi)進(jìn)入空氣，導(dǎo)致單體柱自降，可以繼續(xù)使用。以編號(hào)：130-4-3、142-4-5、126-4-3、185-4-1、163-4-2單體柱為例，可以看出，在加壓后的5 d內(nèi)，單體柱壓力損失較大，出現(xiàn)二次自降，可判斷該類單體柱已損壞，需要更換。

損壞情況：在已確定的14根損壞單體柱中，排除5根是由腔體進(jìn)行空氣導(dǎo)致的，可判定為能繼續(xù)使用，剩余9根單體里有7根出現(xiàn)大密封漏液，占損壞單體柱總數(shù)的78%，剩余2根為三用閥漏液自降。密封損壞情況如圖4所示。

圖3 損壞單體柱自降壓力變化曲線

3 單體柱現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)操作規(guī)范

1) 使用單體柱測(cè)力計(jì)對(duì)單體支柱進(jìn)行壓力檢查，判斷單體支柱是否存在漏液自降情況。

2) 將自降單體柱重新升起，觀察其漏液部位，判斷密封損壞情況，采取對(duì)應(yīng)的修復(fù)辦法。

3) 頂部?jī)?nèi)密封更換：①取下頂蓋；②用專用工具取出底座彈簧銷；③取下底座；④解開(kāi)底座與復(fù)位彈簧連接；⑤取下頂部密封蓋； ⑥更換損壞密封；⑦按拆卸反步驟將單體柱密封組件回裝；⑧現(xiàn)場(chǎng)對(duì)單體柱進(jìn)行打壓實(shí)驗(yàn)后，立即使用；⑨對(duì)修復(fù)使用的單體柱粘貼標(biāo)準(zhǔn)卡，每天檢查壓力情況，確保單體柱完全修復(fù)達(dá)到安全使用標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 密封損壞情況示意

4) 外密封組件更換：①取下頂蓋；②用專用工具取出外密封組件彈簧銷；③取下外密封組件；④更換密封組件并清理煤塵；⑤按拆卸反步驟將單體柱各密封組件回裝；⑥對(duì)修復(fù)使用的單體柱粘貼標(biāo)準(zhǔn)卡，每天檢查壓力情況，確保單體柱完全修復(fù)達(dá)到安全使用標(biāo)準(zhǔn)。

5) 注意事項(xiàng)：①在回裝密封組件的過(guò)程中，要注意觀察密封是否到位，避免擠壞密封圈；②因個(gè)別密封存在反倒角，在安裝的過(guò)程中需要使用專業(yè)工具，可根據(jù)柱頭尺寸制作錐度套，將密封組件通過(guò)錐度套回裝，能夠有效防止密封擠壞、劃傷；③彈簧銷的安裝較為困難，需要將彈簧銷進(jìn)行局部改造，將原來(lái)的平切頭打磨成尖，減少安裝過(guò)程中的摩擦阻力；④需要涂抹潤(rùn)滑油脂時(shí)，建議使用醫(yī)用凡士林，能夠有效減少“沾灰”，提高密封使用壽命。

4 單體柱防護(hù)措施

1) 對(duì)沿空留巷內(nèi)單體柱進(jìn)行防護(hù)，先清理明柱及密封外煤塵，用少量油脂涂抹明柱，再用保鮮膜將明柱伸出部位全部包裹防塵，對(duì)明柱銹蝕的防護(hù)效果較好。

2) 不使用的單體柱將明柱全部縮回，防止生銹損壞密封。

3) 調(diào)整安全閥開(kāi)啟壓力，使之與單體柱特性匹配，確保在單體柱達(dá)到額定工作壓力時(shí)能夠進(jìn)行安全泄壓，使頂板壓力重新得以平衡。

5 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

井下已完成單體柱修復(fù)819根，以此數(shù)為例計(jì)算新技術(shù)創(chuàng)造價(jià)值。

1) 綜采隊(duì)運(yùn)輸成本：已修復(fù)驗(yàn)收的819根單體柱，需要抬運(yùn)、裝車32輛(每車裝25根)，綜采隊(duì)需要往返投工兩次，抬運(yùn)單體柱需投工328個(gè)，每工按220元計(jì)，在人力投入方面共花費(fèi)72 160元。

2) 搬運(yùn)隊(duì)運(yùn)輸成本：搬運(yùn)隊(duì)共運(yùn)輸64車次(往返)，每車運(yùn)輸費(fèi)用按420元計(jì)，在運(yùn)輸方面共花費(fèi)26 880元。

3) 返廠維修成本：經(jīng)機(jī)電部咨詢單體柱維修廠家，僅針對(duì)密封更換修復(fù)費(fèi)用為250元/根，819根費(fèi)用為204 750元。

4) 綜采隊(duì)維修成本：每班2人修單體柱15根，修819根單體柱共投工109人，按每人220元計(jì)，在井下維修單體柱人力花費(fèi)共23 980元。

5) 材料成本：按每根單體柱5元計(jì)，維修819根單體柱，共花費(fèi)4 095元。

原維修總成本=綜采隊(duì)運(yùn)輸成本+搬運(yùn)隊(duì)運(yùn)輸成本+返廠維修成本=72 160+26 880+204 750=303 790元。

新技術(shù)維修總成本=綜采隊(duì)維修成本+材料成本=23 980+4 095=28 075元。

新技術(shù)創(chuàng)造價(jià)值=原維修總成本-新技術(shù)維修總成本=303 790-28 075=275 175元。

新技術(shù)應(yīng)用后，已創(chuàng)造價(jià)值275 175元。

6 結(jié) 語(yǔ)

1) 復(fù)修單體柱通過(guò)近5個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)使用來(lái)看，結(jié)合單體柱壓力測(cè)驗(yàn)檢測(cè)，符合安全使用標(biāo)準(zhǔn)。

2) 單體柱現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用，很大程度上減少了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，無(wú)形中省去了設(shè)備投入經(jīng)費(fèi)，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。