液壓支架易發故障探討及維修措施

喬少波，王宏科，李玉良，夏護國

（1.陜煤集團神南產業發展有限公司，陜西榆林 719300；2.陜北礦業公司，陜西榆林 719000）

0 引言

煤礦開采時，作業面存在一定的風險，因此要采取必要的措施，保證作業的安全性。液壓支架由于具有多方面的優勢，被廣泛應用于煤礦支護。煤礦開采的環境惡劣，液壓支架在使用中易發生多種故障。分析故障的發生原因，并采取合理的維修措施，可以節省維修時間，節約成本，提高煤礦企業的經濟效益。

1 液壓支架易發故障

1.1 千斤頂部件故障

在液壓支架的使用中，千斤頂是一個非常重要的部件。當前煤礦液壓支架使用的千斤頂有多個種類，如前梁千斤頂、尾梁千斤頂、側推千斤頂、調架千斤頂等。這些千斤頂在持續使用中經常會發生不同種類的故障，故障的發生率也相對較高。故障的發生有多種原因。井下工況條件的惡劣是重要因素，相關人員對于千斤頂存在不合理的操作，會導致密封性受損，焊縫出現裂痕。這些易導致漏液問題發生。此外，千斤頂設備的操作流程不合理，還會造成泵壓顯示異常等問題。

1.2 立柱部件故障

在液壓支架的使用中，立柱部件發揮著重要作用，可以保證頂板部位的穩固性，保證著井下作業的安全性。立柱部件在使用中常見的故障包括上升故障、降低故障、承載故障等，立柱存在這些故障，會影響到立柱的正常移動，還會降低立柱的支撐效果。情況嚴重時，還會引發立柱坍塌問題。故障的發生是由于立柱的載荷能力相對較低，但是在使用中易發生超載，引發故障。此外，立柱易發故障還包括立柱變形、損壞等。通常乳化液發生泄漏或過濾器發生堵塞還會引發立柱上升故障。立柱部件發生的承載故障多由于閥門壓力過低或泵壓力過低造成的。相關人員操作單項控制閥或安全閥存在不規范的行為，對閥門的靈敏度產生影響，嚴重時引發液壓油泄漏問題。

1.3 底座部件故障

底座是液壓支架發揮作用的基礎保障，其在工作條件下，不僅要支撐礦體的壓力，還對保證液壓支架的穩定性發揮著重要作用。底座部位需要承受較為復雜的應力作用，導致了底座部件易發生各類故障。如果底座部件發生故障，底座的穩定性會直接受到影響，對井下安全造成不利影響。底座部件易發生的故障主要有兩種：一種是由于主筋發生斷裂引發的故障，另一種是由于球窩發生破碎引發的故障。這兩類故障是由于液壓支架底座支撐的區域不平，高低起伏，底座存在受力不均現象，進而引發故障。如果情況較為嚴重，會導致底座發生扭曲、變形。

1.4 液壓閥部件故障

液壓支架在使用中對介質流動方向、流量以及壓力的控制是通過液壓閥來實現的。并且由于技術的進步，控制過程逐漸趨于自動化。液壓閥包括多個不同的種類，如換向閥、減壓閥、單向閥等。從液壓支架的維修中可以發現，液壓閥發生故障比例較高。其故障原因是由于井下環境惡劣，液壓油箱的防塵保護效果不佳，并且支架存在較多的接口，粉塵易侵入到液壓閥中，其使用性能受到影響。

2 液壓支架的維護措施

2.1 故障診斷

從使用條件來看，液壓支架易發生故障的原因還是因為井下惡劣的環境，并且缺少規范化操作和維護保養造成。針對液壓支架的維護，及時有效發現部件存在的故障具有重要意義。針對故障的診斷，要注重發揮現代科技手段的作用，對液壓支架的部件故障加以全面診斷，以保證故障診斷的準確率。液壓支架泄漏問題的發生主要是由于密封部件損壞引發的。液壓系統內外部存在很大的壓差，乳化液雷諾數較大，處于射流狀態。液體以高速向外噴出，會形成高壓射流，在泄漏處會有頻帶較寬的振動噪聲信號產生。針對支架液壓的故障診斷可以借助磁記憶作為特征參數。如某煤礦針對液壓支架油缸采用磁記憶檢測，發現外缸存在應力集中現象。

2.2 按照流程進行修理

2.2.1 拆解液壓支架

液壓支架發生故障后，如果在井下難以維修，要將其運輸到地面。維修前先要對液壓支架加以拆解。為了保證維修效率，液壓支架要拆解為不同的組件，包括頂梁、前梁、底座、掩護梁等。拆解完成后，要使用高壓水徹底清除支架構件表面存留的雜質。操作中要注意調整水槍的壓力，以防支架構件受到意外損傷。水槍壓力通常不大于10 MPa。構件清理完雜質要涼干后分選。檢查沒有缺陷、達到組裝要求的，要在其表面涂刷防銹漆；構件存在問題，達不到組裝標準，還要進一步細致檢查。

2.2.2 部件的全面檢查

構件完成拆解并清洗干凈以后，要進行專業化的全面檢查；構件若達到使用要求，要對其加以標注；對于發現缺陷的構件，要組織人員鑒定其維修價值。部件檢查的重點包括高壓膠管，其質量可靠關系到液壓支架的穩定使用。在全面檢查時，先要檢查其外觀是否有缺陷。比如發現膠管存在變形、鼓包等問題要加以更換。外觀檢查后要在實驗臺上對膠管進行試壓與保壓試驗。膠管如果沒有通過實驗，要做報廢處理。液壓閥也是液壓支架要重點確認的部件。液壓閥的完好性難以借助肉眼來斷定，需要通過專業試驗臺來加以檢測。對于液壓閥的試壓檢測，重點是確定零位與工作位是否有竄液。另外還要對保壓與穩壓狀態下閥的漏液與滲液情況加以檢查。如果液壓閥沒有通過試壓，要加以更換。對于符合要求的液壓閥，要注意保持清潔。液壓缸也要進行細致的檢查，包括外缸、中缸、活柱。要結合缺陷發生的部位采用相應的修復方案，方案要有可行性、經濟性。結構件易發生的故障是開焊。對缺陷部位的維修時可以直接利用氣焊清除原有的焊縫，然后結合實際情況進行相應的焊接作業。在施焊時，要確定焊接尺寸，必要時適當對其加強處理，挑梁等位置易發生斷裂或變形，要重點加以檢測修復。

2.2.3 液壓支架的組裝

液壓支架各部件完成修復結束，頂梁、掩護梁、前梁、底座各部沒有問題后要加以組裝，連接支架的相關部件。支架各個部件完成組裝后，還要特別檢查膠管接頭與各千斤頂的連接是否有誤。組裝后還要測試液壓支架的功能，在額定壓力條件下檢查其是否存在漏液或卸壓。液壓支加要通過狀態檢驗，才可以認定修復滿足使用要求。液壓支架經過整體測試后，還要分解支架，以便于運輸和安裝。液壓支架外形尺寸較大，整體狀態下在巷道內不便于運輸。支架分解后，支架上各膠管的進出口要加以封堵，以防止運輸、安裝中有雜質進入膠管。液壓支架分解后有較多的部件，要注意整齊碼放，還要保持安全距離。

2.3 再制造技術的應用

煤礦開采掘進面的環境惡劣，液壓支架立柱與底缸由于表面發生劃傷、銹蝕等缺陷會發生報廢，給可靠使用與設備成本控制帶來了難度，也影響到了安全生產和綜采效率。針對液壓支架存在的易磨損問題，當前再制造技術由于不斷成熟，已逐漸被應用于設備修復中。再制造技術的應用能提高液壓支架的表面抗磨蝕性能，經過多年的發展，已產生了多種成熟的技術，如電鍍、電火花沉積、表面堆焊、激光熔覆、熱噴涂技術、表面鑲嵌等。這些技術的應用可以在一定程度上提升液壓支架表面的抗磨蝕能力，解決了修復難題。

2.4 液壓支架維護措施

2.4.1 注意清理支架上方的碎石

在煤炭開采中，液壓支架的主要作用是支撐煤層的頂板。支架在使用中會有開采碎石灑落到支架本體上方。碎石如果長期存在，會進入支架本體內，影響到液壓支架的正常使用。碎石產生的細小顆粒還會進入到液壓系統中引發故障。大塊碎石如果卡在支架之間，會影響到液壓支架的平移，嚴重時液壓支架會倒架。所以要定期清理支架上方存在的碎石，為支架穩定工作創造有利條件。清理時，還要注意防止對支架的損傷。碎石如果割傷了膠管，要及時處理，以防影響液壓支架的使用。

2.4.2 定期更換液壓油

液壓支架在持續使用中，要定期更換液壓油。液壓油作為系統中的介質起著重要的作用。其使用性能不僅關系到液壓支架負載條件下的有效壓力，還會對支架可靠性造成影響。液壓支架在使用中，由于井下惡劣的工況條件，液壓系統內部會發生磨損而產生碎屑，液壓油長期使用中會發生變性，液壓油原有的性能會改變。衡量液壓油的一個重要物理參數是黏度。黏度如果不足時，液壓支架的工作壓力會受到影響，也使液壓系統的冷卻效果受到影響。液壓油如果存在較多的碎屑，液壓系統的閥會發生卡阻，產生各類故障。針對液壓油的維護，要在規定期限內加以更換，以防止液壓油發生變性，保證液壓支架的可靠工作。

2.4.3 液壓系統的密封圈要定期更換

液壓系統的密封圈對于防止雜質進入及液壓油泄漏發有著重要作用。密封圈是橡膠制品，在高溫、腐蝕條件下易老化，老化后密封效果會變差、發生漏油。漏油會影響到液壓系統的壓力，液壓支架周圍的環境會受到影響，還會導致液壓油消耗量增加。因此，要結合液壓支架的使用條件定期更換密封圈，。更換密封圈時，要注意核對型號，橡膠圈更換要防止其變形，要保證操作中的潔凈，要防止雜物進入液壓系統內部。

3 結束語

液壓支架由于惡劣的工作環境在使用中引發多種故障。針對易發生的多類故障，要分析原因，主動采取預防措施。液壓支架的使用，一方面要加強修復，另一方面還要注重維護，以保證液壓支架的可靠性，以保障開采作業面的安全，保證煤礦的經濟效益。