采煤工作面液压支架的技术优化及应用

张 磊

（晋能控股煤业集团燕子山矿，山西 大同 037037）

引言

某矿工作面目前使用的液压支架在井下开采时，出现液压支架顶梁与千斤顶连接处弯曲变形、推移梁千斤顶活塞杆严重损坏、推移千斤顶连接头断裂、护帮板断裂或变形等现象，严重制约安全生产，不能充分发挥液压支架的性能。综合考虑设备更新及安装成本的影响，需要对液压支架进行技术优化，使性能更加完善，满足安全生产的需要。

1 液压支架闭锁装置的设计

由于液压支架操作阀把手长期暴露在外面，没有设计防误触装置，使用液压支架进行支护，工作面的空间变小，工作人员经常无意中触碰到支架的操作阀把手，出现误操作而发生事故。因此，对液压支架设计挡板合页式闭锁装置[1]，示意图如图1 所示，主要包括固定板、锁板、合页、支撑板，整个装置是通过固定板上的安装孔固定在液压支架操作阀上，两边的锁板和固定板通过合页连接起来，在操作时，只需要将锁板掀起，用支撑杆将其固定，同时在锁板上贴上防水、防油污标签。

图1 液压支架挡板闭锁装置示意图

2 液压支架的技术优化方案

2.1 顶梁优化

针对液压支架出现顶梁与千斤顶连接处断裂或变形的现象，对液压支架顶梁进行优化，在顶梁外侧进行补焊，根据现场使用液压支架情况，结合焊接工艺和加热情况，选择360 耐磨钢板进行补焊[2]，补焊长度为25 mm，增加顶梁的承拉强度。

2.2 护帮板优化

针对液压支架出现护帮板变形的现象，对液压支架的护帮进行优化，护帮板出现大变形，可能是由于护帮板不够长，支护的范围受限制，不能满足工作面需要，因此，将液压支架的护帮板进行加长，具体见图2。对原护帮板进行加长，采用Q460 号钢板来焊接[3]，同时在护帮板上加两条筋板，使护帮板的强度增大，加长后的护帮板其支护范围可扩大到420 mm。

图2 护帮板优化结构

2.3 销轴定位结构优化

液压支架连接处的销轴定位板经常出现掉落，如果要恢复原结构，就要对定位板结构件面板进行破坏，从而影响结构件的强度。因此，对液压支架的销轴定位结构进行优化，具体结构如下页图3 所示，如果固定板1 出现掉落，使用直径为80 mm 的圆钢将固定板1 和固定板2 焊接上，再将圆钢与板4 固定，最后将板4 焊接在结构件上，通过优化，在不破坏原结构的基础上，使固定板和圆钢成为一个整体，防止销轴随意窜动。

图3 销轴孔优化结构（单位：mm）

2.4 推移千斤顶优化

针对推移梁千斤顶活塞杆出现的表面划伤、断裂等现象，根据观察，由于千斤顶的导向部分设计不合理，从而造成推移千斤顶活塞杆断裂，因为将导向套固定在一个位置上，千斤顶只有在受力均匀时，才能有较好的导向效果，一旦千斤顶出现偏载力，就会出现导向环与凸台碰撞，划伤活塞杆表面[4]，加上活塞杆缸筒与活塞卡槽外径不匹配，液压支架本身的重力过大，在进行移动时，支承不住而出现活塞杆断裂。

对推移千斤顶的导向部分进行优化设计，在导向套的前后均装配导向环，确保导向套之间有0.6 mm 的配合间隙，同时增大活塞卡槽轴径，确保与缸筒直径一致，增强活塞杆的整体强度。

2.5 喷雾系统优化

原有的液压支架喷雾系统是手动操作阀控制，前喷雾装置在前梁上布置1 件，顶梁上布置4 件，后喷雾装置在后连杆上布置1 件，这样就出现了前喷雾浪费严重，后喷雾明显不足的情况，因此，对喷雾系统进行优化设计，调整喷雾装置的位置，将前喷雾装置在前梁和顶梁上各布置2 件，将后喷雾装置在尾梁上布置1 件，每隔10 架顶梁增加2 件前喷雾装置，取消后连杆上的喷雾装置，布置在掩护梁侧的护板上，增大后溜处的降尘范围。这样的设计可以实现对立柱和尾梁的随动控制，在立柱进行前喷雾时，尾梁收回后喷雾，同时对前后喷雾系统都进行加强，确保降尘效果。

3 应用效果

在该矿工作面上完成对液压支架操作阀的闭锁装置以及推移千斤顶、喷雾系统的技术优化，新型液压支架自使用以来，操作阀的误操作率大大降低，从45%降到5%，推移千斤顶的损坏率也有所减少，从36%减少到12%，在试验期间，没有出现伤亡事故，也没有出现其他连接处的断裂等现象，每台设备维修费用从1.5 万元降到0.5 万元，节约了成本，经济效益显著。

4 结论

1）对液压支架的操作阀增加闭锁装置，避免对工作面液压支架的误操作；对顶梁、护帮板、推移千斤顶进行结构优化，增加液压支架的支撑强度，防止推移千斤顶等连接处出现的变形和断裂；对喷雾装置进行优化，减少喷雾浪费，确保降尘效果。

2）在该工作面上使用优化后的液压支架，操作阀的误操作率大大降低，从45%降到5%，推移千斤顶的损坏率也有所减少，从36%减少到12%，在试验期间，没有出现伤亡事故，也没有出现其他连接处的断裂等现象，每台设备维修费用从1.5 万元降到0.5 万元，节约了成本，经济效益显著。