礦用綜采支架再制造技術研究與實踐

孫守田 劉 闊 錢海峰

（1.棗莊通晟實業有限公司，山東 棗莊 277011； 2.山東能源棗莊集團物流中心，山東 棗莊 277000）

棗莊通晟實業有限公司前身是棗莊礦業集團山家林煤礦，是專業從事液壓產品的制造、維修，集科研、生產、銷售、服務于一體的企業，在煤礦機械制造與再制造方面技術優勢較為明顯。基于廢舊資源循環利用理念，棗莊通晟實業有限公司開展了以廢舊煤礦綜采支架成套裝備的再制造為課題的創新活動，研究煤礦綜采支架再制造過程中工藝、結構、材料等解決方案，為煤礦綜采支架再制造提供理論依據和方法支持。

1 礦井采場環境對綜采支架的影響

多數煤礦采場環境相對較差，隨著礦井服務年限延長，采場開采深度也相應增加，高溫、高濕問題較為突出。由于綜采支架成套裝備結構復雜、體積大，在礦井服務一段時間后，在井下高溫、高濕、高壓惡劣環境下，會發生零件表面磨損、腐蝕和密封圈失效、焊縫斷裂、結構件變形等現象，造成支架支護性能降低，服役失效速度加快，嚴重影響礦井安全生產。同時大量綜采支架報廢，也造成極大的資源浪費。

2 綜采支架再制造工藝

2.1 解體清洗

綜采支架再制造的首道工序就是將超過服務周期的支架拆解和清洗。把膠管及各類閥件從支架上拆離、結構件分離、油缸拆下。清洗時，用高壓液將立柱柱窩、側護板等處存儲的煤渣沖凈。主要結構件需要在專用清洗池進行沖洗。解體和清洗后的各類閥、膠管、活塞桿、缸體和銷軸等零件必須分類存放、評估。

2.2 結構件維修

結構件的維修主要內容是拋丸除銹、補焊、整形，變形嚴重、尺寸超差的鉸接孔，必須焊補并重新鏜孔。對有裂痕、損傷嚴重、無法修復的小件作報廢處理，并重新補充新件。對于支架的其他配件要統一回收。

2.3 閥件維修

待維修的閥件拆解后可以采用超聲波清洗機清洗，必要時需加入清洗劑并加熱。清洗干凈的閥件檢驗后，分類存放，符合標準的更換密封件后繼續使用。閥件的組裝需在無塵車間進行，組裝好后要進行密封試驗、開啟關閉動作試驗。

2.4 立柱千斤頂修理

維修時，將立柱、千斤頂全部拆解，缸體內壁進行打磨清洗，檢驗后符合標準的涂油備用，內壁銹蝕嚴重的采用內壁激光熔覆工藝，并進行鏜孔、研磨，或者直接珩磨增大內徑尺寸，配非標密封。中缸、活柱、活塞桿表面同樣進行清洗，檢測合格的備用，鍍層脫落或銹蝕、磕碰嚴重的，退鍍后補焊打磨，重新鍍鉻或激光熔覆處理。導向套、活塞等小件清洗后鍍鋅處理。立柱千斤頂組裝時，需要更換全部密封件。組裝完成后進行密封試驗，以確保維修質量。

2.5 高壓膠管維修

首先對膠管進行檢測，對橡膠外皮破損、金屬網斷裂的高壓膠管作報廢處理。較長的膠管可將不合格的部分切除，重新壓頭使用。復用的膠管需要進行清洗，并用1.5 倍額定壓力進行壓力試驗，管接頭密封件需要全部更換。

2.6 支架組裝

組裝前，必須對所有組裝零部件進行檢查和確認，確認合格后再進行組裝。液壓管件、支架各類閥、管路系統應布局合理，連接可靠，排列整齊。綜采支架進行動作試驗時，各類結構件、閥、膠管不允許存在干涉現象，不能造成膠管擠壓損傷。

2.7 整架試驗

綜采支架要逐架進行動作、密封及性能試驗，發現問題及時處理，不能立即處理的要進行詳細記錄，防止遺忘，避免支架在運輸到井下后出現問題。

2.8 防銹處理

綜采支架試驗合格后進行防銹處理，先噴涂防銹底漆，再噴涂面漆，以防止井下高溫、高濕環境對支架的腐蝕，延長綜采支架的有效服務壽命。

3 綜采支架再制造技術路線

綜采支架是一種再制造價值較高的礦用設備，針對綜采支架再制造，該公司從綜采支架可再制造性評估、剩余壽命預測、質量控制等方面著手，進行綜采支架再制造關鍵技術研究。

3.1 可再制造性評估系統技術路線

首先，探討綜采支架再制造的技術可行性，從拆裝、修復、檢測等工藝出發，以再制造效率為目標選擇切實可行的再制造技術。其次，分析綜采支架的經濟可行性，考慮廢品價值、拆裝成本、檢測成本、修復成本、附加成本等因素，確保再制造的綜采支架具有經濟可行性。最后，從資源消耗、環境污染層面探討綜采支架再制造的環境影響。

3.2 綜采支架生命周期管理技術路線

再制造綜采支架的生命周期管理貫穿支架維修后使用壽命的全過程，在支架維修使用直到設備淘汰、報廢的整個過程中對支架實施必要的、全面合理的管理和監控。主要包括：對支架維修過程、運行情況、磨損或腐蝕程度進行監測的設備點檢管理。維修過程中，對每臺支架進行編號，支架各類部件如何修復，對哪些部件進行更換，以及部件規格、廠家、維修日期等進行詳細記錄。正確的使用和維修支架可使支架保持良好的狀態，防止和減少突發性故障，使支架發揮最大效能，保障綜采工作面正常運轉。支架使用過程中，對支架進行維護保養并修復因各類原因造成的損壞，并詳細記錄，為以后的維護和再制造提供數據支撐。

3.3 再制造質量控制的技術路線

綜采支架再制造主要包括支架解體清洗、結構件的維修、閥體的維修、油缸的維修，以及組裝、試壓、防銹處理等。綜采支架再制造過程質量控制涉及再制造加工各個環節，要確立關鍵質量控制點并對影響因素進行分析，建立質量管控數據庫，優化工藝參數和工藝方案。

4 結論

4.1 技術革新情況

通過綜采支架再制造技術研究與實踐，該公司在綜采成套裝備再制造的設計方法、關鍵技術與裝備、綜采支架生命周期管理等方面取得了成效。設計了立柱底閥的壓力試驗裝置，采用雙作用油缸做為頂緊裝置，可為兩個試驗工位提供頂緊力，提高了底閥試驗的效率；設計了杠桿式自漲緊珩磨機構，在珩磨過程中輸出恒定的漲緊力，提高了珩磨效率和產品的合格率；開發了液壓支架結構件模擬下料系統，可有效提高鋼材的利用率，降低生產成本；開發了綜采支架生命周期管理系統，基于全壽命周期理論，加強綜采支架再制造剩余壽命管理，以避免已修復支架很快面臨二次報廢的風險。

4.2 經濟效益情況

通過對綜采支架再制造技術研究與實踐，該公司掌握了綜采支架再制造技術，并實現產業化。2018 年9 月以來，該公司已成功為棗礦集團岱莊生建煤礦、新安煤業公司、付村煤業公司、三河口煤礦等單位進行綜采支架智能化升級、電液控改造500 余架，完成再制造收入1400 余萬元，實現利稅160 余萬元。

4.3 社會效益情況

該公司開展并實現了產業化的綜采支架再制造技術研究，一方面推動了棗莊通晟實業有限公司產業升級，安置了30 多名企業富余人員；另一方面，有效地盤活了廢舊礦山設備資源，節約了制造成本，延長綜采支架使用壽命。

實踐證明，開展綜采支架再制造實現廢舊物資的資源化利用，具有顯著的經濟效益、環境效益和社會效益，是我國發展循環經濟、建設資源節約型社會、保護生態環境的重要途徑。