煤礦井下液壓支架常見故障分析及預防措施

毛偉洪

（山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司，山西 晉城048000）

引言

液壓支架是煤礦井下綜合機械化開采的關鍵設備，可以有效地支撐和控制工作面頂板，隔離采空區并推進刮板輸送機，是采面實現采煤、運輸和支護等所有工序的重要裝備[1]。隨著采面煤層開采深度與機械化水平的提高，井下作業條件變得更加復雜多變，液壓支架各部件故障率增加，其穩定性受到威脅，無法保證采面正常生產作業，降低了作業面的產量與經濟效益[2]。因此，針對液壓支架常見的故障類型及其成因進行深入剖析，并依據其成因提出了科學的故障預防措施。

1 液壓支架結構組成

液壓支架基本組成部分主要包括承載結構件、動力油缸、控制與操縱元件、輔助裝置與工作液體。其中：承載結構主要包括頂梁、掩護梁和底座；動力油缸主要包括立柱與千斤頂；控制與操縱元件主要包括控制閥（液控單向閥和安全閥）、操縱閥等各種閥件和管件[3-4]，具體如圖1所示。

圖1 液壓支架結構示意圖

2 液壓支架常見故障及其成因

煤礦井下液壓支架運行過程中常出現的故障主要有千斤頂與立柱部件故障、液壓支架失穩以及油缸與管路泄漏故障等。

2.1 千斤頂與立柱部件故障

千斤頂是液壓支架重要的液壓組成元件，其主要有前梁、推移、調架、復位、平衡、尾粱以及護幫千斤頂等。千斤頂在使用過程中受到井下作業環境的影響常常會產生故障，且故障率相對較高。其故障主要表現在：千斤頂密封性受損壞、焊縫斷裂以及漏液，導致千斤頂動作變慢或不動作；泵壓不達標、過濾裝置損壞以及高壓管路斷裂都將導致千斤頂不動作等故障問題。

立柱的穩定性能夠有效保證井下生產的安全，其部件主要包括活柱、中缸、外缸、密封元件及導向件等。在立柱的使用過程中常常會出現以下故障：密封件損壞，主要由于部分元器件老化；液壓管損壞造成乳化液泄漏，過濾裝置被雜質堵塞，安全閥調定壓力值低、截止閥開啟幅度不夠與未開啟以及立柱變形等均會導致立柱升降故障；泵壓以及閥門壓力過低，使得立柱部件荷載相對較低出現超載現象，導致承載故障；立柱中的導向件對剛度要求較高，在使用過程受礦山壓力的影響極易產生變形；受井下作業環境影響，立柱缸體以及活柱易產生磨損及老化現象，致使支架不能正常運行。

2.2 液壓支架失穩

失穩煤礦液壓支架常見的故障，據不完全統計，液壓支架失穩的故障率超過60%。支架失穩主要包括傾倒、傾斜、滑移以及反轉等。傾倒具體指支架頂梁與底座之間沿傾向產生偏移，偏離其法線方向。而在現場作業過程中，若發生傾倒，極易引起多組支架同時傾倒，造成嚴重后果，降低采面采出率。支架失穩往往由以下幾個因素引起：工作面發生大面積連續冒頂，導致支架受力不均，側向應力造成傾倒；支架底座下存在煤塊等雜質，同時開采過程中礦山壓力顯現比較明顯，底座會出現不同程度內陷及變形，支架支撐受力不均勻，易產生傾倒；作業人員移架推溜操作不合理，并未按照既定的操作流程進行操作，導致支架間產生相互擠壓現象使得支架偏離重心造成傾倒；掩護梁處頂板煤質疏松易產生破碎，對支架產生較大偏移壓力造成失穩；底座部件受復雜應力影響易產生球窩破碎、主筋斷裂，使得底座出現扭曲、變形情況，進而導致失穩。

2.3 油缸與管路泄漏故障

油缸與管路泄漏也是液壓支架使用過程中常常出現的故障，這類故障發生不僅會造成支架供壓不足導致支架不能有效工作，而且會污染環境以及損害設備，影響安全生產。油缸與管路泄漏故障主要由以下幾個方面因素導致：缸體內部密封組件材質強度過低、內部密封圈存在老化問題，致使缸體工作時易引起密封組件損傷導致泄漏；受煤塵等作業環境因素影響，缸體在運行過程中反復摩擦，長時間條件下會造成密封結構損傷，導致設備無法正常工作；缸體生產與安裝達不到工藝工序標準，表面存在焊縫與拉傷等缺陷；管路密封損壞以及大小不合適，運行階段液管起泡滴漏或液管被擠破。

3 常見故障及針對性措施

對于千斤頂與立柱故障，若立柱與千斤頂不動作應及時檢查密封、過濾裝置以及泵壓是否達標，定期檢查導向件避免產生變形，立柱發生變形時則需及時更換；對于液壓支架失穩故障應保證工作面底板平整，選用硬度與強度較高的底座，及時處理冒頂片幫等事故，同時提高作業人員技能，確保操作的規范性；對于泄漏故障應及時通過驅動裝置移動情況來判斷是否存在泄漏，定期檢查密封組件并及時更換問題組件，定期檢查缸體磨損狀況，并及時進行鍍層與研磨等修復工作。

4 液壓支架常見故障預防措施

4.1 采用先進的故障診斷技術

在維修過程中結合現代科技力量采取先進的故障診斷技術對支架存在的故障進行診斷，可以有效提高故障診斷的及時性以及準確率。先進診斷技術能夠精準識別故障及其位置，提高檢修工作的效率，并保證安全生產。例如，可對液壓支架工作狀態進行遠程監測（監測油溫、壓力等），及時反饋故障信息。同時可利用濾波噪聲對泄漏故障進行檢測，若泄漏儀器發出異常信號，為檢修人員提供檢修指示，也可利用液晶顯示器對泄漏故障進行診斷與報警。企業也可根據現場實際情況開發配套的診斷技術，同時將這些診斷技術在應用過程中不斷進行優化，以適應新的生產要求。

4.2 嚴格執行支架檢修維護制度

為了提高液壓支架檢修維護質量，降低各類故障的發生率，還需建立嚴格的支架檢修維護制度。支架檢修維護制度應充分考慮液壓支架的使用時長、以往故障以及人員配備等。完善的支架檢修維護制度應包括以下幾個部分：制定完善合理的管理及維修制度，規范檢修維護操作。液壓支架設備需進行定期檢修，一旦發生故障問題需要及時進行處理和更換零部件，并及時記錄故障信息。建立有效的支架保養制度，并將責任落實到個人。井下作業環境較為惡劣，有效的支架保養可降低故障的發生率。嚴格按照檢修及操作流程操作。

5 結語

煤礦企業應在實際生產過程中，對液壓支架常見的故障進行總結分析，并通過制定完善合理的管理及維修制度，規范檢修維護操作，提高檢修維護人員專業技能水平，建立有效的支架保養制度等預防措施來保證支架穩定運行。