綜采工作面液壓支架系統用液污染分析

陳 龍

（晉能控股煤業集團雁崖煤業公司， 山西 大同 037001）

引言

雁崖煤礦礦井生產力為3 Mt/a，屬于現代化的大型礦井，工作面煤層厚度最大值大于3.5 m，使泵站統一供液、支架的自動跟機、成組移架推溜與記憶截割得以實現，該工作面采煤是典型的智能化大采高。通過排查發現，液壓支架常發生污染物把閥芯與濾芯堵塞的現象，為了使閥芯與濾芯的使用期限增長，并不斷提高工作面支架智能化以及運行可靠性，因此，對工作面智能化液壓支架系統用液污染的問題展開分析。

1 液壓支架供液系統和污染排查分析

1.1 液壓支架供液系統分析

在雁崖煤礦中，水處理操作與配液水源的重復使用，使水源符合標準，管道把水輸送到井下的工作面中，用清水對過濾站進行自動重復清洗與水處理體系的反滲透之后，將配置乳化液的液用水使用到液壓支架中，使水源更加可靠與穩定。

根據規定的配置濃度來對配液水進行配置與液壓支架液用系統所用配置的濃縮液，并把兩者配置為高含水液壓液，由乳化液箱接收輸送高含水液壓液。并且乳化液箱中的高含水液壓液會把泵的壓力增大，首先通過的就是反沖洗液壓支架的過濾器，并進到千斤頂與立柱中，或者是通過先導過濾器，然后再進到電液的換向閥中，并對支架所作出的動作進行控制。當回液時，首先經過的是回液過濾站，進入到乳化液箱中，進而形成供回液的反復循環。

自清潔系統污染物的功能可以確保工作面智能化用液的安全性，自清潔系統污染物的功能就使用到了本礦中的液壓支架用液系統中；懸浮與沉降是乳化液箱所擁有的功能，并且密度的范圍是高含水液壓液漂浮在液壓支架系統之上的污染物與其沉降到液箱之下的污染物之間，在不斷積累污染物，并到達一定值時，就會被清洗，繼而從系統中排放出來；自動反沖洗是液壓支架過濾器與高壓反沖過濾器所擁有的功能，并且自動清洗的動作是在壓差或規定的時間內工作；由于要更深層次的過濾高含水液壓液，先導過濾器可以對其進行保護。

1.2 重要設備的型號

A、B 工作面都是大采高工作面，使用于液壓支架系統中的設備中最重要的設備與型號如下：

1.2.1 反滲透水處理器

反滲透水處理器的型號是TMROJ（I-10），其精度是5 μm。

1.2.2 乳化液泵

乳化液泵的型號S500，工作壓力31.5 MPa，額定流量是526 L/min，電壓是1140 V。

1.2.3 乳化液箱

乳化液箱的數量是2 個，1 個的容積是5000 L。

1.2.4 液壓支架

ZY 17000/32/70D 是液壓支架的型號，工作阻力17000 kN，高度是3.27 m。

1.2.5 主控制器

主控制器的型號TC101-Z。

1.3 系統故障和排查污染物

在智能化采煤工作面中，由于污染物將液壓支架系統污染，使濾芯堵塞與設備不能正常運行等問題出現。經過對現場進行排查得知：在A 工作面中，對乳化液箱進行清洗的時間是每隔30 d 進行一次清洗，而且污染物出現的位置除了液箱中部其余部分都有被污染[1]；系統污染物也存在于先導濾芯的外表，污染物在其他的位置沒有明顯存在。在B 工作面中，對乳化液箱進行清洗的時間是每隔30 d 進行一次清洗，乳化液箱的最底部有集中的污染物，系統污染物也存在于先導濾芯的外表，污染物在其他的位置沒有明顯存在。下頁表1 就是液壓支架系統元件污染物及變換頻率。

2 污染物樣本分析

在液壓支架中的系統污染物中提取樣本，一共提取的批次為4 批，在這4 批次中，有2 批次是閥組與液壓支架濾芯污染物，有2 批次是液箱污染物。

2.1 提取污染物的樣本

在A 工作面中，在流量控制閥、先導過濾器、液壓支架反沖洗濾芯與乳化液箱的表面與底部等位置提取污染物的樣本。

在B 工作面中，在流量控制閥、先導過濾器、液壓支架反沖洗濾芯、乳化液配液箱與回液箱的下部等位置提取污染物的樣本。

2.2 樣品的性質和分析措施

分析所提取的污染物樣本發現，有機的黏附物與無機的污染物分別是A、B 工作面中的主要雜質。而且有機污染物與無機污染物都存在于2 個工作面中的閥芯與液壓支架的濾芯中。分析有機黏附物所使用的的是共同使用氣相色譜-質譜；對元素進行分析所選取的是型X 射線熒光光譜（XRF），并且是波長色散型。

3 A、B 工作液壓支架系統污染物分析

3.1 A 工作面中的液壓支架系統污染物分析

3.1.1 A 工作面中的乳化液箱污染物分析

在A 工作面中，有機黏附物存在于液箱，并且硼酸三乙醇胺與芥酸酞胺是有機黏附物的成分中最重要的，質量分數分別為23.21%和54.57%，分別對應的是潤滑脂的抗磨劑和潤滑劑，是抗氧化劑與橡膠材料的基材的分別是2，2'-亞甲基雙-（4-甲基-6-叔丁基苯酚）和鄰苯二甲酸二（2-丙基戊基）酯，質量分數分別為8.23%和13.99%。

3.1.2 A 工作面的閥芯和慮芯污染物分析

在A 工作面中，閥芯與濾芯的污染物的表面所呈現的顏色是灰色，勃性也有一點，表1 為A 工作面濾芯與閥芯的元素分析。

表1 A 工作面濾芯與閥芯元素分析

從表1 可以發現，Fe、Na、O、Cl 是閥芯和濾芯污染物元素中最主要的。和實際工況相結合來分析，進而把微量的鐵銹、氧化物與煤粉推測出來。

在A 工作面中濾芯與閥芯污染物是機黏附物，芥酸酞胺與2，2'-亞甲基雙-（4-甲基-6-叔丁基苯酚）在有機黏附物中所占的比例分別是68.93%、31.07%，以系統中含有的潤滑脂使用在液壓支架的相應零部件中與老化的橡膠材料為推測依據。

3.2 B 工作面液壓支架系統污染物分析

3.2.1 B 工作面配液箱雜質分析結果分析

在B 工作面中，2，2'-亞甲基雙-（4-甲基-6-叔丁基苯酚）與為鄰苯二甲酸二辛醋是其乳化液箱雜質的主要成分，所占的比例分別是73.72%、26.28%，并以橡膠材料所具有的抗氧劑和增塑劑為推斷依據。

3.2.2 B 工作面濾芯與閥芯污染物分析

在B 工作面中，閥芯與濾芯的污染物的表面所呈現的顏色是黑色，勃性也有一點，表2 為B 工作面濾芯與閥芯的元素分析的結果。

表2 B 工作面濾芯與閥芯的元素分析

從表2 可以發現，Fe、Na、Si、C 是閥芯和濾芯污染物元素中最主要的。和實際工況相結合來分析，進而把鐵銹、泥沙與煤粉推測出來。

在B 工作面中濾芯與閥芯雜質中，芥酸酞胺與2，2'-亞甲基雙-（4-甲基-6-叔丁基苯酚）所占的比例分別是83.13%、16.87%，以系統中含有的潤滑脂使用在液壓支架的相應零部件中與老化的橡膠材料為推測依據。

4 結語

1）在A、B 工作面中，在流量控制閥、先導過濾器、壓支架反沖洗濾芯與乳化液箱中都存在系統用液污染物，主要會堵塞先導濾芯；

2）在A 工作面中濾芯與閥芯污染物是機黏附物，芥酸酞胺與2，2'-亞甲基雙-（4-甲基-6-叔丁基苯酚） 在有機黏附物中所占的比例分別是68.93%、31.07%。在B 工作面中濾芯與閥芯雜質中，芥酸酞胺與2，2'-亞甲基雙-（4-甲基-6-叔丁基苯酚）所占的比例分別是83.13%、16.87%。以系統中含有的潤滑脂使用在液壓支架的相應零部件中與老化的橡膠材料為推測依據；

3）由于氧化物具有黏附性并存在于系統用液污染物內，所以極易堵塞先導濾芯；

4）由于液壓支架系統中有混入的潤滑脂，所以對該系統進行控制，就可以把該系統使用的密封材料的耐磨性、抗老化性與相容于乳化液的性質提高，這是把污染智能化工作面液壓支架用液進行解決的最重要的方法。