吳閃珠

（中國平煤神馬能源化工集團(tuán) 七礦，河南 平頂山 467000）

0 引言

液壓支架在工作面主要起控制頂板、隔離采空區(qū)等作用，其主要由框架系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成?？蚣芟到y(tǒng)主要包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件，控制系統(tǒng)主要包括液壓元件等［1］。由于綜采面地質(zhì)條件復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣，支架易出現(xiàn)各種故障，這些故障不僅嚴(yán)重威脅著工作人員的安全，也會(huì)影響工作面的正?；夭桑档椭Ъ艿氖褂脡勖；诖?，有必要對(duì)液壓支架常見故障進(jìn)行分析，以期減少工作面安全事故，提高勞動(dòng)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，液壓支架常見故障主要有立柱故障、千斤頂故障、液壓閥故障和底座故障等，造成這些故障的原因主要有工作環(huán)境、支架結(jié)構(gòu)及材質(zhì)和人為操作管理方面的原因。

1 支架常見故障分析

1．1 立柱故障

液壓支架立柱是傳承巖層礦山壓力的主要構(gòu)件，對(duì)控制頂板和保證安全作業(yè)起著關(guān)鍵作用。立柱的故障表現(xiàn)為升柱故障、降柱故障以及承載故障等。升柱故障是指當(dāng)操縱桿板至升柱檔位時(shí)，立柱上升緩慢或不上升；降柱故障與升柱故障相反，即立柱下降緩慢或不下降；承載故障是指立柱無法承受定值載荷，在達(dá)到額定載荷之前即發(fā)生自降使立柱處于低支撐狀態(tài)，或達(dá)到額定載荷立柱不降使立柱處于超載狀態(tài)。

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)升柱故障的原因主要是過濾器堵塞、乳化液外漏或內(nèi)竄以及立柱變形磨損等；出現(xiàn)降柱故障的原因主要為漏液，其次為立柱變形損壞；承載故障的原因主要是因?yàn)榘踩y壓力值低、泵壓低、立柱泄漏以及液控單向閥和安全閥損壞或靈敏度低。

1．2 千斤頂故障

千斤頂是液壓支架的重要部件之一，液壓支架千斤頂主要可分為推移千斤頂和其他千斤頂。同樣，支架千斤頂故障亦可分為推移千斤頂故障和其他千斤頂故障兩大類。推移千斤頂是連接支架底座和采煤管道的構(gòu)件，起推移支架和管道的作用；其他千斤頂主要包括尾梁千斤頂、前梁千斤頂、側(cè)推千斤頂、調(diào)架千斤頂?shù)龋⒏鶕?jù)各千斤頂所在部位起不同的作用。

支架千斤頂故障發(fā)生率較高，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)其故障主要有兩種，即作用力達(dá)不到要求和漏液。出現(xiàn)千斤頂作用力不達(dá)標(biāo)的主要原因有泵壓低、人工操作時(shí)間過短未達(dá)到泵壓、安全閥壓力值低或閥門損壞；漏液的主要原因有密封件性能差或已損壞、焊縫出現(xiàn)裂紋等。

1．3 液壓閥故障

液壓閥是液壓傳動(dòng)中控制流體壓力、流量和方向的自動(dòng)控制元件，是液壓支架的最基本構(gòu)件［2］。根據(jù)其在液壓支架中發(fā)揮的作用不同可分為多路換向閥、安全閥、單向閥、操縱閥以及其他液壓輔助閥。由機(jī)修廠支架液壓閥維修記錄發(fā)現(xiàn)，支架中的各類液壓閥使用壽命均比較低，分析認(rèn)為造成液壓閥損壞的原因主要是工作環(huán)境和液壓閥材質(zhì)。眾所周知，工作面煤粉彌漫、支架油管接口插頭多、液箱防塵差，這些極易促使細(xì)顆粒雜質(zhì)進(jìn)入閥芯和閥座造成液壓閥失效［3］。此外液壓閥材質(zhì)也是造成液壓閥故障及使用壽命縮短的關(guān)鍵所在，目前支架密封件普遍采用聚氨酯材料。聚氨酯材料雖然較橡膠材質(zhì)的耐磨性和密封效果有了提高，但其大多采用澆筑成型法，制作較難控制，以至于密封件生產(chǎn)廠家所產(chǎn)密封件性能參差不一，其直接結(jié)果便是導(dǎo)致液壓閥發(fā)生故障。

1．4 底座故障

液壓支架底座是受力最為復(fù)雜和集中的部位，起穩(wěn)定支架、承載采場(chǎng)礦山壓力的作用，其可靠性直接影響到支架的使用性能和煤炭回采工作。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)支架底座故障主要表現(xiàn)為主筋斷裂和球窩碎裂。分析認(rèn)為，造成支架底座故障的主要原因是工作面地質(zhì)條件較復(fù)雜、地板高低不平、煤層厚度不均等，這樣在回采過程中，常使支架底座處于偏載狀態(tài)，造成底座扭曲、變形，甚至造成底座主筋斷裂和球窩碎裂。

2 支架故障診斷技術(shù)

由于工作面條件惡劣，支架故障率高，一般機(jī)修人員難以診斷和維修?；诖?，支架故障診斷技術(shù)一直以來是各研究機(jī)構(gòu)和院校的研究重點(diǎn)。有學(xué)者曾給出一套支架故障診斷專家系統(tǒng)，該診斷系統(tǒng)采用PROLOG語言編制，主要由知識(shí)庫、推理機(jī)、解釋器、學(xué)習(xí)機(jī)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫幾個(gè)單元組成［4］。該系統(tǒng)工作原理是：推理系統(tǒng)利用知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫和學(xué)習(xí)機(jī)中的故障經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，并在解析器中分析出故障種類及故障原因。支架故障診斷專家系統(tǒng)工作原理見圖1。

圖1 支架故障診斷專家系統(tǒng)工作原理圖

此外，中國礦業(yè)大學(xué)何富連教授在研究支架液壓閥故障時(shí)研制出了一套檢測(cè)液壓閥故障的檢測(cè)儀，該檢測(cè)原理是：當(dāng)液壓閥漏液時(shí)會(huì)發(fā)出噪聲，可采用加速度傳感器拾取振動(dòng)噪聲信號(hào)，經(jīng)電荷放大器放大后，送線性通道和帶通濾波器，將各種不同頻率的振動(dòng)噪聲經(jīng)濾波選頻后根據(jù)噪聲當(dāng)量強(qiáng)度由液晶顯示器顯示液壓閥故障類別［5］。支架液壓閥泄漏檢測(cè)儀工作原理見圖2。

3 支架故障預(yù)防及維修

支架在使用過程中出現(xiàn)故障是不可避免的，但可以采取措施降低支架故障的發(fā)生率?；谝簤褐Ъ芫S修檢驗(yàn)考慮，可從以下幾點(diǎn)預(yù)防和維修支架故障：

（1）充分利用支架智能檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工人經(jīng)驗(yàn)分析液壓支架故障的具體部件和故障機(jī)理。根據(jù)不同部件故障機(jī)理進(jìn)行支架維修及維護(hù)工作，充分認(rèn)識(shí)故障的發(fā)生機(jī)理，可以有效地預(yù)防故障發(fā)生，對(duì)于保障人員安全及礦井高產(chǎn)高效也有著重要的意義。

圖2 支架液壓閥泄漏檢測(cè)儀工作原理圖

（2）根據(jù)不同部件故障發(fā)生率對(duì)支架進(jìn)行定期檢查，對(duì)易損壞的液壓閥安排專人排查，普及液壓支架故障危害性教育，實(shí)施主動(dòng)故障預(yù)防的支架維護(hù)方式，同時(shí)加強(qiáng)礦用乳化液和礦用油品質(zhì)量檢測(cè)，制定專門的管理制度。

（3）對(duì)于支架底座等較難發(fā)現(xiàn)故障的部件，要制定專門的維護(hù)措施。同時(shí)可根據(jù)礦井實(shí)際情況與支架生產(chǎn)廠家協(xié)調(diào)改造支架，以使其更好地適應(yīng)工作面開采條件。

4 結(jié)語

液壓支架故障的發(fā)生直接影響到采場(chǎng)工人的安全和礦井的經(jīng)濟(jì)效益。通過分析支架常見故障，掌握了不同故障的發(fā)生原因和機(jī)理，給出了支架故障預(yù)防和維修的方案，對(duì)于提高支架的使用壽命和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度有一定的參考意義。

［1］ 李飛谷．煤礦液壓支架故障分析及應(yīng)用［J］．科技信息，2008（10）：304．

［2］ 張勝春．液壓支架液壓閥試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)［J］．水力采煤與管道運(yùn)輸，2010（1）；：65－67．

［3］ 傅京昱．液壓支架密封件技術(shù)現(xiàn)狀與行業(yè)管理探討［J］．煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，39（6）：86－89．

［4］ 韓以倫．液壓支架智能故障診斷系統(tǒng)［J］．煤礦機(jī)械，2004（8）：115－116．

［5］ 何富連，韓紅強(qiáng)，李擎，等．綜采面液壓支架故障診斷機(jī)理及檢測(cè)技術(shù)研究［J］．礦業(yè)工程研究，2010，25（1）：49－53．