井下液壓支架千斤頂泄漏故障的分析及維修

張彥博

(山西西山晉興能源有限責(zé)任公司 斜溝煤礦，山西 呂梁 033602)

煤礦井下液壓支架千斤頂在煤礦液壓支架體系中發(fā)揮著較為重要的作用。它是液壓支架支護(hù)效果和礦道安全的主要影響因素，也是液壓支架完成推移的保障。內(nèi)泄漏和外泄漏是井下液壓支架千斤頂泄漏故障的兩種表現(xiàn)形式，由此引發(fā)的頂板事故往往會(huì)給煤礦安全開采帶來一些不利影響。

1 煤礦井下液壓支架千斤頂泄漏故障的原因分析

一般情況下，井下液壓支架千斤頂外泄漏主要指的是立柱、千斤頂缸筒、缸蓋和油口之間出現(xiàn)的泄漏現(xiàn)象，缸蓋與活塞桿之間的泄漏也可以被看作是外泄漏的表現(xiàn)。內(nèi)泄漏為立柱、千斤頂內(nèi)部高壓腔乳化液向低壓腔滲漏，這種泄漏故障通常會(huì)發(fā)生在活塞與缸內(nèi)壁之間或活塞內(nèi)腔與活塞連接處。密封圈結(jié)構(gòu)因素和機(jī)械設(shè)計(jì)因素也是引發(fā)井下液壓支架千斤頂泄漏的主要因素。

1.1 密封圈因素

密封圈是液壓支架千斤頂進(jìn)行液壓支護(hù)動(dòng)作的重要影響因素。密封圈的質(zhì)量與液壓千斤頂?shù)馁|(zhì)量之間存在著較為密切的聯(lián)系。 受煤礦行業(yè)性質(zhì)與工作條件的影響，井下液壓支架千斤頂中所用的傳動(dòng)介質(zhì)為濃度5%的乳化液。密封圈的工作壓力、工作溫度和其在液壓支架系統(tǒng)中所承受的沖擊載荷均影響液壓千斤頂?shù)氖褂谩?/p>

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，煤礦井下液壓支架千斤頂中所使用的密封圈與其他以液壓油為傳動(dòng)介質(zhì)的液壓缸密封圈在結(jié)構(gòu)層面存在著一定的差異，密封圈活塞桿密封結(jié)構(gòu)不合理和靜密封密封不良成為引發(fā)液壓支架千斤頂泄漏事故的主要因素。如一些生產(chǎn)廠家在井下千斤頂用密封圈的生產(chǎn)過程中對(duì)密封帶厚度與彈性體厚度之間的關(guān)系缺乏了解，密封圈彈性體材料硬度和密封帶柔韌性與進(jìn)口產(chǎn)品之間也存在著一定的差異。除此以外，受密封材質(zhì)的影響，液壓支架千斤頂導(dǎo)向磨損現(xiàn)象會(huì)在降低導(dǎo)向或承壓壓力的基礎(chǔ)上，引發(fā)主密封的密封失效。

1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造因素

在機(jī)械設(shè)計(jì)方面，需要考慮的因素應(yīng)包含：1) 井下液壓支架千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)壓力。2) 千斤頂?shù)膭偠取?) 千斤頂在實(shí)際應(yīng)用過程中的變形情況。4) 千斤頂?shù)挠行谐毯土慵b配空間等。密封圈結(jié)構(gòu)問題、溝槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題和機(jī)械的加工精度是密封圈產(chǎn)品質(zhì)量的主要影響因素。以煤礦井下液壓支架領(lǐng)域所常用的鼓型千斤頂密封圈為例，承壓能力、密封壽命和密封效果等因素也影響千斤頂?shù)膶?shí)際應(yīng)用情況。

2 煤礦井下液壓千斤頂泄漏故障的維修措施

外泄漏問題的出現(xiàn)，會(huì)讓乳化液泄漏于外部環(huán)境之中。內(nèi)泄漏故障會(huì)導(dǎo)致高壓腔內(nèi)壓力下降、千斤頂動(dòng)作不靈敏和支架癱瘓等多種次生問題。從密封圈結(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造等方面入手，采用相應(yīng)的維護(hù)措施，可以有效控制千斤頂泄漏故障所帶來的不利影響。

2.1 故障處理前期準(zhǔn)備措施

支護(hù)措施的優(yōu)化，在煤礦井下液壓千斤頂泄漏故障的處理過程中發(fā)揮著較為重要的作用。以斜溝煤礦18503工作面為例，該工作面的煤炭?jī)?chǔ)量情況見表1.

表1 工作面煤炭?jī)?chǔ)量情況表

該工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式一次采全高采煤方法。在支護(hù)體系建構(gòu)過程中，該采煤工作面采用ZY7600/23/47掩護(hù)式液壓支架支護(hù)頂板，全部垮落法管理頂板；所有支架要接頂嚴(yán)實(shí)，初撐力不低于泵站壓力的80%，泵站壓力不小于31.5 MPa，支架中心距為1.75 m，工作面安裝支架175臺(tái)。單體液壓支柱支護(hù)質(zhì)量要求：所有單體液壓支柱初撐力不得小于90 kN，迎山有力，升緊打牢；且必須進(jìn)行“一體三聯(lián)”，即單體與單體之間用硬連接，單體與柱帽用鐵鏈聯(lián)接，單體與頂網(wǎng)用鐵鏈聯(lián)接；所有單體液壓支柱成排成線，并且進(jìn)行編號(hào)管理，三用閥出液口統(tǒng)一指向采空區(qū)，當(dāng)?shù)装逅绍洉r(shí)，必須穿鐵鞋支護(hù)。支護(hù)體系構(gòu)建過程的備用物料情況見表2.

表2 備用物料情況表

上述措施的應(yīng)用，可以構(gòu)建一種較為安全的作業(yè)環(huán)境。在嚴(yán)格執(zhí)行工作面停送電制度的同時(shí)，需要對(duì)運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行停電閉鎖處理，并要對(duì)停電負(fù)責(zé)人和停電時(shí)間及時(shí)進(jìn)行記錄。

在降架操作階段，需要做好警戒措施(禁止人員在3 m范圍內(nèi)作業(yè)或停留)。在更換防片幫板及其部件時(shí)，要使用導(dǎo)鏈將防片幫板起吊、拉緊。在此基礎(chǔ)上，也需要嚴(yán)格落實(shí)進(jìn)入機(jī)道作業(yè)的安全措施、起吊重物的安全措施。

2.2 內(nèi)泄漏故障的處理措施

通過對(duì)煤礦井下液壓支架立柱所使用的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，液壓支架立柱焊接連接方式為立柱千斤頂活塞部位所常用的連接方式。因此，從井下液壓支架體系的實(shí)際情況來看，立柱內(nèi)泄漏故障與活塞密封之間存在著較為密切的聯(lián)系。更換密封圈、導(dǎo)向環(huán)、O型圈或全套活塞密封系統(tǒng)，是解決內(nèi)泄漏問題的有效措施。

如果更換密封圈以后仍然存在千斤頂內(nèi)泄漏問題，需要重點(diǎn)檢查密封圈的安裝溝槽。針對(duì)密封圈在急劇磨損以后出現(xiàn)的密封作用喪失問題，需要對(duì)密封槽的寬度進(jìn)行控制，如為防止密封件前后移動(dòng)引起磨損加劇，需要將槽底粗糙度控制在Ra1.6 μm以內(nèi)，并要對(duì)截面直徑進(jìn)行嚴(yán)格控制。存放時(shí)間過長(zhǎng)，出現(xiàn)老化、龜裂現(xiàn)象的密封件不得應(yīng)用于密封件中。除此以外，在立柱和千斤頂?shù)氖褂眠^程中，也需要避免硬物敲擊導(dǎo)致變形問題的出現(xiàn)。

2.3 外泄漏故障的處理措施

煤礦井下液壓支架千斤頂?shù)耐庑孤┕收暇哂幸欢ǖ膹?fù)雜性。導(dǎo)向法蘭靜密封處的泄漏和缸筒連接處出現(xiàn)的泄漏是液壓支架千斤頂常見的外泄漏形式。在外泄漏故障產(chǎn)生以后，首先需要對(duì)導(dǎo)向法蘭靜密封溝槽的尺寸進(jìn)行檢查。例如斜溝煤礦井下液壓支架設(shè)備中使用的千斤頂采用的是O型圈與擋圈相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，需要關(guān)注O型圈膠料的硬度。針對(duì)缸筒焊接處出現(xiàn)的泄漏問題，需要對(duì)缸筒焊縫進(jìn)行焊接處理。

3 結(jié) 論

煤礦井下液壓支架千斤頂泄漏故障的產(chǎn)生原因涉及到千斤頂密封結(jié)構(gòu)和機(jī)械制造技術(shù)等多個(gè)方面。根據(jù)內(nèi)泄漏與外泄漏的表現(xiàn)形式，確定相應(yīng)的密封解決方案，可以為液壓支架的正常使用提供保障。