綜采液壓支架常見故障分析及對策

吳閃珠

（中國平煤神馬能源化工集團 七礦，河南 平頂山 467000）

0 引言

液壓支架在工作面主要起控制頂板、隔離采空區等作用，其主要由框架系統和控制系統兩部分組成。框架系統主要包括結構構件，控制系統主要包括液壓元件等［1］。由于綜采面地質條件復雜、工作環境惡劣，支架易出現各種故障，這些故障不僅嚴重威脅著工作人員的安全，也會影響工作面的正常回采，降低支架的使用壽命。基于此，有必要對液壓支架常見故障進行分析，以期減少工作面安全事故，提高勞動效率和經濟效益。

調研發現，液壓支架常見故障主要有立柱故障、千斤頂故障、液壓閥故障和底座故障等，造成這些故障的原因主要有工作環境、支架結構及材質和人為操作管理方面的原因。

1 支架常見故障分析

1．1 立柱故障

液壓支架立柱是傳承巖層礦山壓力的主要構件，對控制頂板和保證安全作業起著關鍵作用。立柱的故障表現為升柱故障、降柱故障以及承載故障等。升柱故障是指當操縱桿板至升柱檔位時，立柱上升緩慢或不上升；降柱故障與升柱故障相反，即立柱下降緩慢或不下降；承載故障是指立柱無法承受定值載荷，在達到額定載荷之前即發生自降使立柱處于低支撐狀態，或達到額定載荷立柱不降使立柱處于超載狀態。

現場發現，出現升柱故障的原因主要是過濾器堵塞、乳化液外漏或內竄以及立柱變形磨損等；出現降柱故障的原因主要為漏液，其次為立柱變形損壞；承載故障的原因主要是因為安全閥壓力值低、泵壓低、立柱泄漏以及液控單向閥和安全閥損壞或靈敏度低。

1．2 千斤頂故障

千斤頂是液壓支架的重要部件之一，液壓支架千斤頂主要可分為推移千斤頂和其他千斤頂。同樣，支架千斤頂故障亦可分為推移千斤頂故障和其他千斤頂故障兩大類。推移千斤頂是連接支架底座和采煤管道的構件，起推移支架和管道的作用；其他千斤頂主要包括尾梁千斤頂、前梁千斤頂、側推千斤頂、調架千斤頂等，并根據各千斤頂所在部位起不同的作用。

支架千斤頂故障發生率較高，現場發現其故障主要有兩種，即作用力達不到要求和漏液。出現千斤頂作用力不達標的主要原因有泵壓低、人工操作時間過短未達到泵壓、安全閥壓力值低或閥門損壞；漏液的主要原因有密封件性能差或已損壞、焊縫出現裂紋等。

1．3 液壓閥故障

液壓閥是液壓傳動中控制流體壓力、流量和方向的自動控制元件，是液壓支架的最基本構件［2］。根據其在液壓支架中發揮的作用不同可分為多路換向閥、安全閥、單向閥、操縱閥以及其他液壓輔助閥。由機修廠支架液壓閥維修記錄發現，支架中的各類液壓閥使用壽命均比較低，分析認為造成液壓閥損壞的原因主要是工作環境和液壓閥材質。眾所周知，工作面煤粉彌漫、支架油管接口插頭多、液箱防塵差，這些極易促使細顆粒雜質進入閥芯和閥座造成液壓閥失效［3］。此外液壓閥材質也是造成液壓閥故障及使用壽命縮短的關鍵所在，目前支架密封件普遍采用聚氨酯材料。聚氨酯材料雖然較橡膠材質的耐磨性和密封效果有了提高，但其大多采用澆筑成型法，制作較難控制，以至于密封件生產廠家所產密封件性能參差不一，其直接結果便是導致液壓閥發生故障。

1．4 底座故障

液壓支架底座是受力最為復雜和集中的部位，起穩定支架、承載采場礦山壓力的作用，其可靠性直接影響到支架的使用性能和煤炭回采工作。現場發現支架底座故障主要表現為主筋斷裂和球窩碎裂。分析認為，造成支架底座故障的主要原因是工作面地質條件較復雜、地板高低不平、煤層厚度不均等，這樣在回采過程中，常使支架底座處于偏載狀態，造成底座扭曲、變形，甚至造成底座主筋斷裂和球窩碎裂。

2 支架故障診斷技術

由于工作面條件惡劣，支架故障率高，一般機修人員難以診斷和維修。基于此，支架故障診斷技術一直以來是各研究機構和院校的研究重點。有學者曾給出一套支架故障診斷專家系統，該診斷系統采用PROLOG語言編制，主要由知識庫、推理機、解釋器、學習機和動態數據庫幾個單元組成［4］。該系統工作原理是：推理系統利用知識庫、數據庫和學習機中的故障經驗及文獻數據，并在解析器中分析出故障種類及故障原因。支架故障診斷專家系統工作原理見圖1。

圖1 支架故障診斷專家系統工作原理圖

此外，中國礦業大學何富連教授在研究支架液壓閥故障時研制出了一套檢測液壓閥故障的檢測儀，該檢測原理是：當液壓閥漏液時會發出噪聲，可采用加速度傳感器拾取振動噪聲信號，經電荷放大器放大后，送線性通道和帶通濾波器，將各種不同頻率的振動噪聲經濾波選頻后根據噪聲當量強度由液晶顯示器顯示液壓閥故障類別［5］。支架液壓閥泄漏檢測儀工作原理見圖2。

3 支架故障預防及維修

支架在使用過程中出現故障是不可避免的，但可以采取措施降低支架故障的發生率。基于液壓支架維修檢驗考慮，可從以下幾點預防和維修支架故障：

（1）充分利用支架智能檢測技術，結合現場工人經驗分析液壓支架故障的具體部件和故障機理。根據不同部件故障機理進行支架維修及維護工作，充分認識故障的發生機理，可以有效地預防故障發生，對于保障人員安全及礦井高產高效也有著重要的意義。

圖2 支架液壓閥泄漏檢測儀工作原理圖

（2）根據不同部件故障發生率對支架進行定期檢查，對易損壞的液壓閥安排專人排查，普及液壓支架故障危害性教育，實施主動故障預防的支架維護方式，同時加強礦用乳化液和礦用油品質量檢測，制定專門的管理制度。

（3）對于支架底座等較難發現故障的部件，要制定專門的維護措施。同時可根據礦井實際情況與支架生產廠家協調改造支架，以使其更好地適應工作面開采條件。

4 結語

液壓支架故障的發生直接影響到采場工人的安全和礦井的經濟效益。通過分析支架常見故障，掌握了不同故障的發生原因和機理，給出了支架故障預防和維修的方案，對于提高支架的使用壽命和降低工人勞動強度有一定的參考意義。

［1］ 李飛谷．煤礦液壓支架故障分析及應用［J］．科技信息，2008（10）：304．

［2］ 張勝春．液壓支架液壓閥試驗臺的設計［J］．水力采煤與管道運輸，2010（1）；：65－67．

［3］ 傅京昱．液壓支架密封件技術現狀與行業管理探討［J］．煤炭科學技術，2011，39（6）：86－89．

［4］ 韓以倫．液壓支架智能故障診斷系統［J］．煤礦機械，2004（8）：115－116．

［5］ 何富連，韓紅強，李擎，等．綜采面液壓支架故障診斷機理及檢測技術研究［J］．礦業工程研究，2010，25（1）：49－53．