煤矿液压支架故障与处理

曹英杰

(大同煤矿集团马道头煤业有限公司)

煤矿综采、综放技术是当前煤矿最主要的开采方式，液压支架是该方式最重要的设备之一，发挥着至关重要的作用。液压支架能够有效支撑采区顶板、隔离采空区，具有安全性能好、移架便捷、工作阻力(支架最大支撑能力)大等优点，但对使用地形条件有一定要求，复杂地形下使用不便。液压支架价格较高，不宜频繁更换，如何有效快速维修故障支架，对控制煤矿生产成本、保证矿井正产生产十分重要[1-2]。

针对煤矿液压支架常见故障进行分析，并提出相应处理措施，以快速处置故障，有效预防常见隐患，保障煤矿生产顺利进行。

1 煤矿液压支架组成

矿用液压支架包含承载构造件、执行元器件、控制和操纵元器件、辅助装置、传动介质等构配件[3]。

1.1 承载构造件

主要承载元件为顶梁、掩护梁、底座，主要用来承受垂直和水平围岩压力。设备完成支护后，由顶梁接触顶板承受顶板围岩压力，掩护梁承受部分顶板处的水平推力，同时防止顶板采空后岩石冒落。支架底座完成支护后与底板贴紧，顶梁承受的顶板围岩载荷会传递至液压支架底座。

1.2 执行元器件

矿用液压支架执行元器件为各类支撑元件，如立柱、千斤顶和平衡千斤顶。立柱为竖直放置的大型千斤顶，起主要支撑作用，其结构形式、材料刚性、强度对确保整个设备的支撑能力十分重要。通常液压支架千斤顶为液压支架油缸，起到移架、调整机位和移动刮板输送机的作用。另外，液压支架还有一类平衡千斤顶，不仅能承受顶梁前端的部分压力，还能调节顶梁和掩护梁间角度以提高顶梁切顶能力。

1.3 控制和操纵元器件

矿用液压支架对各部分元件的控制通过电控元件和各类液压阀实现，如操纵阀、单向阀、控制阀等阀门及其配套的管路，通过操控各部分液压配件的动作及行程，完成工作需要。

1.4 辅助装置

矿用液压支架机构除去承压、执行和控制等主要配件外，为了实现照明、喷雾、防滑、防倒等辅助性功能，还含有照明、喷雾、防倒防滑、挑梁、推移、插板和活动侧护板等配件，确保支架动作的安全及协调功能。

1.5 传动介质

矿用液压支架的动作与功能以乳化液泵站提供的乳化液为传动介质实现，并为其各个液压部分提供动力。

2 立柱故障分析与处理

立柱是矿用液压支架主要支撑构件之一， 一方面能够起到支撑作用，另一方面也可以通过液压调整支架高度，主要零部件为活柱、导向环、导向套、缸体及密封元件等[4]。

(1)密封器件损坏导致杆件支撑能力失效，立柱输出阻力下降。原因是密封器件为橡胶器件，容易因使用时间长而老化失效，或安装时因受压而变形。

(2)液压输送管路损坏使乳化液泄露，无法保持正常液压。这多为外力破坏，一方面是产品本身质量存在问题，另一方面是乳化液质量下降导致管路腐蚀。

(3)导向件变形，主要是其刚度下降导致变形量过大，超出材料屈服极限时发生不可逆变形。

(4)因受外力破坏或老化腐蚀，立柱缸体老化或损坏。密封器件、管路及导向件等小型构配件出现故障时一般直接更换，但立柱缸体发生故障时考虑到成本，除缸体发生严重膨胀变形等状况外，多数情况仍以维修为主。立柱外密封配合面的划痕、锈蚀在完成表面处理后，按“退镀—补焊—修磨—电镀”顺序进行维修。

3 油缸泄漏故障分析及处理

油缸泄露也是矿用液压支架常见故障类型之一，该类故障会直接导致液压设备不能提供足够的液压动力，另外泄露的乳化液也会污染周围环境[5]。主要原因：

(1)密封材料材质问题。液压缸密封材料过硬时，不易与被密封区域紧密结合；过软时，设备运转时密封液会通过缝隙从密封材料中挤出，从而损坏密封材料。

(2)密封材料运转磨损问题。液压支架使用过程中密封结构会因受外力冲击或表面损伤及与液压缸的磨擦而受损，影响密封效果。

(3)加工、安装缺陷。油缸在加工过程中可能出现焊接缺陷或表面拉伤，密封区域表面加工粗糙，密封结构安装过程选择的密封材料尺寸精度有出入，都可能导致油缸密封不严。

运转中液压支架一方面可以通过油缸、驱动装置位移量是否超出预定值来判断油缸泄露状况；另一方面可以通过查看油缸活塞来判断设备泄露状态。查验过程中需将换向阀活塞调整到底端，当油缸活塞处于上升阶段时，可拆开油缸回路检查。一旦泄露，需查验密封件和密封圈状态，以及时更换破损密封圈。

由油缸筒壁内部及活塞故障导致的油缸泄露，应首先查验筒壁内部是否损伤，或筒壁与活塞间是否存在严重磨损，根据需要及时更换密封活塞。未发现损伤或更换后没有改善油缸泄露状况的，需要检查密封圈与密封件是否匹配。油缸缓冲阀故障或异常也会导致乳化液泄露，另外根据阀芯与支座磨损程度考虑是否更换磨损件。

4 结 论

煤矿液压支架工作环境较为恶劣，及时处理其常见故障对保持其良好的运行状态具有重要作用。煤矿液压支架立柱故障主要包括密封器件损坏、输送管路损坏、导向件变形、立柱缸体老化或损坏等，油缸泄露故障主要包括密封结构材质、运转磨损、加工安装缺陷等，同时提出了相应的解决措施，可为设备巡检和现场维护提供指导。