液压支架立柱以及千斤顶的故障原因与改善措施

宋昊妍

（大同煤矿集团有限责任公司安全管理监察局， 山西 大同 037003）

引言

同煤集团某矿具备664 台采煤工作面液压支架。在各项条件中，该矿井的地质条件比较复杂，具体而言地面标高的范围为-670～-871 m，工作面的倾斜长度为229 m，采高为7.2 m，工作面的平均倾角度为28°，走向长度的范围为600 ～1 211 m，并且具有较多的断层以及顶板具有破碎的情况。除此之外，工作面井下具备大量的腐蚀性介质，平均相对湿度大约达到75%以上。由于受腐蚀性介质的影响，液压支架立柱以及千斤顶会有一定程度的磨损、侵蚀以及偏载等，严重时导致设备失效，给现场的安全生产带来一定的危害。基于这种情况和条件，本研究经过对立柱和千斤顶的损坏情况进行详细研究分析，有针对性地寻找避免损坏的措施，并在现场进行应用反馈取得了较好的成效。

1 立柱和千斤顶的结构介绍

1.1 立柱的结构

立柱是帮助液压支架实现承载以及支撑功能的重要构造，根据伸缩的级数，立柱可分为以下三种类型，分别是三伸缩（较少使用）、双伸缩以及单伸缩（加长杆）。其中，双伸缩立柱型是由以下部件构成，分别是内活柱构成2 级缸、外活柱构成1 级缸、导向套以及活塞等。单伸缩立柱分为带机械以及不带机械加长杆。具体而言，构成单伸缩立柱的主要构造有缸体、活塞、连接件以及密封件等。

1.2 千斤顶的结构

各类千斤顶在液压支架工作中完成状态调整、护帮、推移或拉移运输机等工作，按结构的不同可以分为柱塞式和活塞式两种。千斤顶的结构包括缸体、活塞、活塞杆、导向套、支撑环、密封件等。

2 立柱和千斤顶的失效形式和改善措施

基于周边作业环境和条件的不利影响，采煤工作面液压支架立柱和千斤顶会产生例如缸体内部窜液及爆裂、缸口漏液、活塞杆弯曲变形、运行缓慢等失效情况。经过对液压缸产生失效的影响因素作深入的分析，制定一系列相应的改进方案，并且经应用作进一步的改进。

1）缸体内壁出现锈蚀、坑斑导致立柱和千斤顶动作缓慢或者失效。失效会带来窜液，从而会引发液压支架发生自降。产生问题的原因有两点：第一，乳化液的浓度比3%的标准更低；第二，没有采用纯水乳化液，矿井水元素含量中的氯离子、硫酸根离子超过标准，引发缸壁产生锈蚀。要解决这类问题有两种措施：严格控制乳化液的配比浓度，并且保证该水平至少达到3%及以上的浓度；装置具有反渗透功能净化水设备，严格控制矿井水含量中各离子在标准值范围内。

2）缸体内壁出现拉伤划痕。与第一种问题一样，这类失效类型产生的现象同样是液压支架立柱及千斤顶出现动作缓慢或者失效，而且窜液也会引发液压支架发生自降的影响。产生第二类问题的原因有：乳化液系统中的机械杂质比较多，容易刮伤密封以及缸壁；液压支架倾斜使得液压缸发生偏载，引发活塞导向环与缸壁磨损比较严重。这类问题的解决办法有两种：第一种是及时清洗本架高压过滤器，并且及时更换损坏的部件；其次，可以对支架的状态及时进行调整，有效规避偏载。

3）缸体产生涨缸或者爆裂，导致立柱和千斤顶的功能丧失引发液压支架自降、降低作业效率问题。产生这种问题的原因有：第一是安全阀发生失效使得外载荷一直增加；第二是缸体磨损比较严重，缸壁发生变薄，或者缸体因受力发生变形。应对该问题的解决办法也有两种：第一，可严格按照压力表对已失效的安全阀进行及时调整更换；第二，可及时更换外壁严重锈蚀或者变形的缸体。

4）活塞密封发生损坏，导致活塞杆出现爬行、伸出慢或者不动作的现象。这种失效可能带来降低液压支架效率的影响。出现这种问题的原因可能是密封件出现老化或磨损降低了压缩量。解决该问题的方法有挑选质量较好的密封件；建立液压缸的档案制度，并对其按时更换，保证维修。

5）导向套处产生漏液，导致机器动作慢或者失效，还会带来降低效率，浪费乳化液问题。引发这种问题的原因有三点：第一，活塞杆发生变形、弯曲；第二，导向套处缸体锈蚀产生麻坑；第三，导向套密封刮伤或者老化严重。解决这类问题的方法也有三种，分别是对弯曲变形的活塞杆及时更换；对不合要求的缸体及时维修更换；采取一定的防护措施，比如，镀层涂油等，对千斤顶密封及时更换。

6）活塞产生脱落导致机器功能丧失，同时还会使液压支架的动作丧失。出现这类失效的原因是活塞的卡簧或者卡块发生脱落，从而引发活塞脱落。进一步加强维修质量可以解决这类问题，保证活塞不发生脱落。

7）活塞杆发生弯曲变形是最后一种失效类型，可能出现的现象有机器引发动作缓慢或者失效。这类问题会降低设备工作效率。引发这类失效的原因通常是液压缸受偏载或者外力引发变形弯曲，因此，解决这种问题的措施主要是对现场加强管理，尽量规避偏载或者外力。

3 现场应用效果

同煤集团该矿所用的664 台采煤工作面液压支架，在综合应用这些防液压支架立柱和千斤顶失效措施后，液压支架立柱和千斤顶失效情况明显减少，现场生产中液压缸也不再发生大量损坏的现象，有效延长了液压支架的整体使用寿命，更好地保障了矿井安全生产。