井下液壓支架多發(fā)故障的預(yù)防措施研究

楊 瑾 趙呈昊

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1 引言

我國是一個煤炭資源儲量豐富的國家，一直以來都將煤炭作為主要的能源形式，煤炭資源在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到了不可替代的重要作用。在近年來我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展以及對煤炭資源的需求量在持續(xù)增加的趨勢下，也逐步增加了煤炭開采規(guī)模和開采深度，同時也推進(jìn)了煤炭開采中的機(jī)械化水平。在目前的煤礦機(jī)械化生產(chǎn)中，液壓支架是保障工作面安全的重要設(shè)備，也是煤礦機(jī)械設(shè)備中成本占比最高的設(shè)備類型。保障液壓支架功能的穩(wěn)定發(fā)揮對于確保煤炭生產(chǎn)高效、安全以及經(jīng)濟(jì)開展具有重要作用。

2 井下液壓支架概述

井下液壓支架的組成主要有底座、推移桿、連桿、掩護(hù)梁、頂梁等幾個部分。其中的底座就是將頂板工作面的頂板壓力向底板進(jìn)行傳遞的重要部分，起到確保支架穩(wěn)定的作用。推移桿則是在液壓支架的移駕和推溜作業(yè)中起到重要作用的構(gòu)件，其主要連接刮板運輸機(jī)和底座，需要承受推力和拉力的作用以及承受側(cè)向應(yīng)力的作用。其中的連桿是直接四連桿結(jié)構(gòu)的重要組成部分，主要用于連接掩護(hù)梁和底座，并且起到調(diào)整調(diào)高范圍以及保障直接對頂板起到支撐作用，對頂板水平和側(cè)向分力起到分擔(dān)的作用。掩護(hù)梁是連接四連桿機(jī)構(gòu)的重要構(gòu)件，主要起到提升液壓支架的抗扭性能以及對頂板的水平分力起到分擔(dān)作用。要求掩護(hù)梁需要具有較高的剛度和強度來適應(yīng)惡劣的作業(yè)環(huán)境。最后是針對頂梁來說，其主要連接作業(yè)面頂板，起到對上部頂板的壓力和頂板煤巖載荷分擔(dān)的作用。

3 井下液壓支架的故障分析

3.1 支架失穩(wěn)故障 此故障在液壓支架總的事故數(shù)量中大概占到1/10左右，主要表現(xiàn)出支架的傾斜、傾倒或者是滑移等故障類型。其中的傾倒故障主要表現(xiàn)出支架的底座和頂梁發(fā)生了相對位移的情況，而且導(dǎo)致支架整體向偏離煤層底板的方向傾斜。而傾倒故障的發(fā)生通常會造成多架支架的傾倒或傾斜，增加了故障處理的難度和消耗的時間，對煤礦井下高效和安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。而通常來說，造成此故障的原因也比較復(fù)雜，通常是由于出現(xiàn)了工作面大面積的冒頂而造成了支架受力不均的原因，或者是在支架下部出現(xiàn)了浮煤現(xiàn)象而造成了底板不平或傾角過大的問題，再或者就是在推移支架的過程中操作不當(dāng)、出現(xiàn)了支架與爬鐵之間的夾角、側(cè)幫護(hù)板沒有及時回收等問題而導(dǎo)致的。

3.2 支架鉆底的故障 此故障主要表現(xiàn)出支架底座陷入支架地板中，導(dǎo)致出現(xiàn)阻礙支架移動和推溜作業(yè)的故障。造成此故障的主要原因就是由于人為操作失誤而導(dǎo)致出現(xiàn)底板破碎松軟等問題，尤其是在支架和底板之間的比壓比較高且高于底板可以承受的極限時，容易導(dǎo)致底座前端陷入底板的故障發(fā)生。

3.3 結(jié)構(gòu)件損傷的故障 液壓支架中容易出現(xiàn)損傷的結(jié)構(gòu)件主要有頂梁、底座、兩岸、掩護(hù)梁以及側(cè)幫護(hù)板等。而引起此故障的主要原因有：一是沒有合理開展支架設(shè)計的原因，尤其是表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)件的強度設(shè)計不足的問題。主要就是在開展液壓支架設(shè)計時沒有結(jié)合礦井的實際地質(zhì)條件等工作那個因素來開展，造成了結(jié)構(gòu)件強度不足的現(xiàn)象。二是在設(shè)備操作中出現(xiàn)了違規(guī)或錯誤操作等問題。這主要是由于操作人員的專業(yè)技能水平較低、沒有熟練掌握支架結(jié)構(gòu)和設(shè)備操作規(guī)程而導(dǎo)致的。

3.4 死架與自動降架故障 死架故障就是表現(xiàn)出在回采作業(yè)中液壓支架立柱在收回鋼體之后無法正常升起以及無法正常開展液壓支架推移的故障。造成此故障的原因，不僅是受到較大礦壓的影響，而且可能是由于存在設(shè)計缺陷、管理不當(dāng)或者是安全閥失效的原因。而自動降架的故障，則通常是由于液壓系統(tǒng)出現(xiàn)了漏液問題，表現(xiàn)出局部故障的特點，通常可以通過及時補液和堵漏來進(jìn)行處理。

4 井下液壓支架故障的預(yù)防措施

針對比較常見的支架失穩(wěn)故障來說，通常采取的預(yù)防措施首先就是要防止出現(xiàn)冒頂事故。具體地說就要在出現(xiàn)頂板破碎的現(xiàn)象時要先鋪網(wǎng)后推進(jìn)，并且針對松軟的煤壁現(xiàn)象需要及時進(jìn)行膨脹錨桿的布設(shè)，針對容易出現(xiàn)冒頂?shù)膮^(qū)域需要盡量減少降架量，還要采取帶壓移駕的作業(yè)方式。其次就是要對支架下部的浮煤進(jìn)行及時的清理。最后就是在開展支架推移作業(yè)時要選擇合適的方式，通常采取依次移駕的方式，保證來壓時或者來壓之后可以選擇帶壓移駕或交錯移駕的方式。

針對支架鉆底的故障，通常是采取將抬底機(jī)構(gòu)安裝在液壓支架上進(jìn)行預(yù)防。

針對結(jié)構(gòu)件損傷故障，通常需要在設(shè)計液壓支架之前需要經(jīng)過實地勘察之后綜合多種因素來進(jìn)行設(shè)計，保障其強度達(dá)標(biāo)。同時還要做好對操作人員的培訓(xùn)以及現(xiàn)場指導(dǎo)等工作，保證操作人員嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范和作業(yè)流程要求，保證作業(yè)安全和設(shè)備安全。

除了上述針對性的預(yù)防措施之外，在液壓支架的正常使用過程中，還要做好對液壓支架的日常完維修、中修以及大修管理工作。一是針對日常維修來說，就是要做好對千斤頂、輸送機(jī)等連接組件的定期檢測、對活柱鍍層進(jìn)行定期擦拭、定期更換安全閥、并且針對操作法和斷流閥等組件存在的竄油問題要及時進(jìn)行更換。二是針對中修工作來說，通常需要每2天或者1～2個工作面的回采作業(yè)之后開展，重點就是要檢測支架的主要構(gòu)件，就是修補或更換其中的開焊或嚴(yán)重變形的部件，單獨試驗其中的立柱和閥門。三是針對大修工作來說，通常需要間隔3天或者完成規(guī)定量的回采作業(yè)之后開展。重點就是要全面拆卸和清理支架，對其中的零部件進(jìn)行檢查，及時修復(fù)或更換存在損傷的零部件，還要在檢修合格之后對表面開展全面的除銹噴漆工作。

5 結(jié)語

在煤礦井下生產(chǎn)中，液壓支架一直都是保證工作面作業(yè)安全的重要設(shè)備，其自身質(zhì)量以及運行穩(wěn)定性對于保障煤礦井下的高效和安全作業(yè)具有重要作用。為此，針對液壓支架使用過程中容易出現(xiàn)的支架失穩(wěn)、支架鉆底、結(jié)構(gòu)件損傷、死架和自動降架等故障，不僅需要針對性的采取故障預(yù)防措施，還要做好日常維修、中修和大修等防治工作，從根本上保障煤礦井下作業(yè)安全。