煤矿采掘机械液压系统故障分析及维护探究

◎王泽

引言

煤矿产业在发展的过程中需要面临越来越多的问题，亟待解决问题的难度也越来越大，为了能够在更短的时间内解决上述问题，煤矿行业工作人员在执行各项任务的时候需要根据实际情况不断完善煤矿资源开采环节中监管工作的力度，这样才能够让后续工作更加顺利稳妥的进行下去。尤其是在地质环境较为复杂的地区，挖掘工作在实施的时候更加需要进行多方面的考量，本文对现阶段煤矿挖掘工作的运作方式进行了分析和总结，并提出一些切实可行的施工方案，旨在帮助更多施工人员能够积极应用最为先进的技术执行掘进工作，让所有以往采掘工作中存在的问题都能够迎刃而解。

一、采掘机械液压系统

采矿液压系统由力件、执行件、控制件、辅助件和液压件组成。其中，功率元件用于推动机械能量转化为液体压力，油泵为液压系统提供电源。促动器用于推动水力压力转化为机械能，并转动和转动负荷。控制部分用于调整温度、压力、流量、方向和控制源的其他部分。如比例控制阀、种植控制阀、开关控制阀等。辅助元件包括油箱、机油管路、压力表、机油滤清器、密封环、油温调节器等。液压元件用作液压传动装置。根据所使用的不同液压介质，液压元件可分为乳化液压元件和矿物油液压元件。

二、采掘机械液压系统故障的类型及原因

1.支架不稳定。

在煤矿综采液压支架使用过程中，不稳定的情况会经常出现，包括有倾斜、翻转等等都是常见的质量故障类型。实际上，在底座与底梁出现位移变化后，支架会与煤层的底板出现偏移，此时发生支架倾倒的概率会大幅度的增加。在日常生产活动中一旦出现倾倒问题，往往会带来多个支架同时倾倒，这种情况势必会影响生产安全，同时也需要支出更高的成本才能够继续生产。根据实际生产经验来看，导致煤矿综采液压支架不稳定的因素很多：一是支架的底部本身存在煤渣，在搭建之前没有进行彻底清扫，导致使用过程中底部的稳定性不足，如果遭受应力冲击载荷的影响就容易出现不稳定的情况；二是煤壁松软。煤壁松软，就会进一步增加冒顶的几率，此时平板出现破碎会进一步增加煤矿综采液压支架的压力，成为导致煤矿综采液压支架不稳定的重要原因。这个问题的长期存在会严重影响生产安全，必须予以解决。三是在使用过程中没有掌握正确的操作方式，导致质量故障率增加，这也是煤矿综采液压支架稳定性下降的重要影响因素，严重耽误生产的顺利开展。

2.由于机械问题导致的液压系统故障。

由于机械故障导致液压系统出现故障的情况相对较多，主要分为以下几个方面：1）液压系统压力异常，主要是由于液压泵内部磨损严重或液压泵出现了转向错误，导致系统中吸油回路对整个液压泵的排油回路造成阻碍。2）液压系统出现振动、噪声，是由于吸油管中吸入了杂质，随着泵洗液高度的不断增加，导致流动阻力增加；或因为吸油管密封整体较差，在安装的过程中出现了契合度相对较低，导致杂质进入吸油管路中。3）液压系统油温过高，其与液压泵有着较大压力，零部件之间产生了磨损，各个零件间隙出现了增加，油液整体黏度不足有着直接关系。由于掘进机卸荷部件相对较少，导致高压油在通过溢流阀之后，出现溢流，若零部件在使用时出现动作不良问题会导致功率损失明显，从而引起油温升高。

3.压力原因所致的故障。

液压系统的水力状态是影响采矿机械压力系统稳定运行的另一个重要因素。当油压不稳定时，表明油压突然升高和下降，或者油压反复升高和下降，造成影响油流量和速度的不稳定。当油流量缓慢时，节流阀壁上的杂质容易积聚，从而堵塞节流阀。当机油压力不足或过低时，很难在阻力作用下迅速降低压力脉动，导致急性液压系统执行器运动缓慢。相反，当压力增大时，执行机构的运动就会加速。矿用机械液压致动器运行不稳定，不仅提高了矿用机械的能耗，而且降低了运行效率，加快了矿用机械液压致动器的损坏，缩短了液压系统的寿命，影响了矿用机械的安全、可靠、稳定和高效生产。

4.由于人为因素导致的液压系统故障。

由于人为因素导致的掘进机液压系统故障类型也相对较多：1）操作人员不能严格的按照规范操作掘进机，不仅对掘进机使用寿命会产生直接的影响，严重情况下，会导致掘进机出现报废的问题。人为因素对整个管路带来的影响相对较大。特别是掘进机在使用过程中受到了较大的外在冲击载荷时，整个液压系统会受到较大的冲击，导致管路出现泄露，甚至会出现爆管的问题。2）在掘进机使用过程中，相关的维护、管理工作不到位，主要表现在液压油出现了污染，油液受到较大的污染之后，掘进机油液系统中零部件磨损程度随之增加，必然导致液压系统出现故障的概率增加。此外，在掘进机液压系统使用的过程中，需要及时对系统是否存在故障进行全面的判定，特别是动臂故障。

5.流量原因所致的故障。

矿用机械液压系统的运行速度直接受到石油流动的影响。当有限的漏油或供油不足导致油泵不能及时给液压系统供电时，机械液压系统的功率部件和执行部分之间的能量转换不稳定，影响了采矿机的工作效率。可能引起流量变化的故障点主要发生在主系统、执行器、主系统与执行器之间的控制和判断。该系统的主要故障点主要存在于离合器阀第一离合器上的油箱、油泵、敏感压力阀、Ls供油和Ls滤波器、安全阀和机油加注开关中。促动器故障主要是由于先导元件供油不足和漏油、逆变阀芯停滞和泄漏、压力补偿弹簧疲劳和促动器泄漏造成的。控制系统故障往往是由于设备参数设置不当、平衡阀接头设置不当以及主控制系统控制的执行器压力参数设置不当造成的，压力参数无法达到或达到，但无法进行压力。

6.液压传动设备运行的可靠性不足。

受到煤矿产业特殊性的影响，煤矿企业中煤矿机械设备的运行环境大多数情况下都较为恶劣，并且需要承担较大的负荷进行日常工作。因此，经常会出现煤矿机械设备运行过程中因为负荷突然加大导致整体出现冲击振动的现象。而在煤矿机械液压传动设备中，大多数情况下都是中高压。这也就对于液压传动系统中的液压元件提出了更高的要求，要想更好地适应实际的需求，那么液压元件就必须拥有较为先进的加工技术，并且拥有较强的抗冲击能力。除此以外，液压传动系统当中涉及到的各个元件的结构构造都是非常复杂的，并且对于在传动系统中使用的重要传导介质液压油的物理和化学性质都拥有着非常高的要求。如果液压油的物理和化学性质无法达到实际使用的标准，那么就很容易会导致液压传动系统整体的运行无法达到预期水平。除此以外，由于煤矿机械设备使用的环境都非常恶劣，因此煤矿机械设备中，液压传动系统内的各个液压元件很容易受到自然环境的影响出现破损的情况。一段液压元件出现了破损，那么就会使得液压通道出现堵塞，严重的情况下还会导致发生安全事故。同时，由于煤矿开采自然环境较为恶劣，一旦机械设备出现了破损也很难得到及时的维修。因此，在液压传动系统中使用的各项机械设备，都必须要拥有足够的可靠性。不过从我国当前的煤矿企业生产实际情况来看，部分重要的液压元件的可靠性仍然存在着一定的不足，这就要求了有关企业必须加大对于液压元件加工精度以及加工技术的研究，从而有效地提高液压元件的制作技术水平，增强液压传动设备的可靠性。

三、采掘机械液压系统维护措施

1.制定完善的设备控制与管理标准。

制定更为完善高效的设备标准对于更好的发挥煤矿综采液压支架作用具有重要意义。如果无法建立完善、可靠的执行标准，那么在具体的任务执行过程中可能需要面对随意操作与设备质量故障等风险问题。为了避免这些问题，就要综合考虑到井下的生产环境与生产条件，同时结合煤矿综采液压支架的技术标准来制定设备控制操作管理标准，做到可量化要求，这样才能够确保设备管理标准化的效果得到体现。

2.加强液压油温的控制。

对于液压系统的运行，液压油温度保持在相对稳定合理的温度。液压油温必须始终保持在60°C以下。在维护过程中，我们可以通过监测油温并采用冷却状态来了解油温状况。此外，应及时清除液压设备上附着的污染物，以提高散热效果。也可以通过在液压传动系统中添加冷却装置来避免油温过快上升的问题，更好地控制油温。

3.对液压系统执行元件工作状态进行监测。

分切机液压系统故障后，最直接的性能是执行部件功能不完整。对于子切割机来说，发动机和油缸是其执行部件。位移传感器可添加到油缸中，以监控油缸的总容积和转速。当升降台参数和油缸转速发生重大变化时，表明整个液压系统的油缸出现较大故障或处于故障的早期阶段。向发动机泄漏回路添加流量传感器，实时监控发动机泄漏情况。当发动机泄漏量急剧增加时，可以确定发动机内部磨损严重，应及时修理或更换。

4.加强油液污染防护。

为保证机械液压系统的稳定运行，首先应保证添加优质油。在此基础上，将加强对石油污染的保护。日常维护时应进行油库保护，防止杂质或其他油与优质油混合。对于可能造成石油污染的化合物，应加强控制和管理。此外，还可以在多液压系统运行期间通过添加机油滤清器对油箱中的油进行过滤和清洗。清洗过滤装置时应认真工作，防止油与水混合或不完全清洗，以确保油的清洗可靠性。

5.做好设备定期维修与检查。

针对煤矿综采液压支架发生质量故障的原因分析结果来看，设备日常维修养护不足成为严重限制设备使用效果的重要因素。煤矿综采液压支架长时间使用很容易出现质量故障，同时也会进一步导致设备使用寿命缩短。除此之外，还需要进一步做好设备的定期维修与检查工作，在出现质量故障问题后需要第一时间予以解决修复，以此来降低质量故障带来的不良影响，促进生产的可靠性与延续性。

6.使用性能优良的挖掘机设备。

为了能够从根本上提升机械化挖掘技术的质量，在煤矿开采工作不断运作的过程中，使用性能更为优质的机械设备是至关重要的，这样才能够让复杂的挖掘工作在有限的时间内高质量完成。其中，掘进机是挖掘工作中高效利用的机械设备，其本身的性能和型号能够直接影响到巷道掘进工作的实际速度，高质量的掘进设备也能够保证相关工作在安全稳定的环境中顺利开展，切实维护了整个挖掘工作的进程，也能够保证工作人员的人身安全。在井下作业环境中，掘进机能够起到破开岩层的作用，但是，由于每项工程的掘进环境都存在明显的差异性，地质结构是极为复杂的，不同地质环境中的岩层硬度表现不同，所选择的掘进机功率也会因此进行更加细致的考量。在执行井下作业的时候，如果出现掘进机功率不足的情况，如果遇到较硬的岩层则无法将其顺利切割，此时就需要应用到爆破技术对岩层进行进一步破坏，但是爆破技术的实施必然会导致工期的延后，如果存在使用不当的情况会造成岩体结构松动，进而造成严重的施工事故。掘锚一体机的使用也是极为重要的，这种设备所具有的优势是多种形式的，并且适用于多种巷道，割煤效率也会得到显著提升，并且可以避免边角料的浪费，让作业流程可以更为流畅。另外，由于井下作业的环境本身就比较恶劣，支护巷道工作在实施的时候也会面临着顶板附近出现大量危岩活石，所以，在选择支护设备的时候也需要选择具有较强稳定性能的型号，这样才能够更好地配合掘进机执行相关工作任务。

7.对整个液压油品质进行全面的监控。

从当前掘进机液压系统出现的故障来看，导致故障发生的原因超过85%与液压油出现了污染有着直接的关系。因此，对油液品质进行全面的监控非常关键，在具体监控时，可以在液压系统回油回路中加入流体监控模块，对液压油中水分含量、固体污染物含量等进行全面实时监控。此外，在液压系统的油箱中应当加入油温监测装置，对油位、油温等进行全面的监控。

8.提升设备的综合配套能力。

由于巷道施工环节中所使用到的机械设备在很多情况下并不出自于同一个厂家，再加上参与掘进工作人员的综合素养也呈现出参差不齐的情况。因此，采煤企业在运作的时候需要提升机械设备的质量。最好选用同一厂家所生产的设备，这样才能够保证所有工作在实施的时候都能够具备较高的契合度，让工作效率可以借此机会得到进一步的提升。当然，在选择设备类型和供应厂商的时候需要进行多方面的考量，这样才能够使用最为适合的施工技术和设备。不仅如此，提高工作人员的综合素养也是亟待解决的问题，只有让所有基层施工人员时刻保持较好的工作状态才能够将所有工作细节进行多角度的完善，让人员的力量发挥出最大的价值，让所有工作都能够保持较高的工作水准。

结束语

综上所述，煤矿开采技术的实施需要考虑多种因素，积极运用最合适的隧道施工技术，确保所有工程都能在有限的时间内保持高质量，保证工作环境的安全稳定。采煤工作中的液压系统在复杂环境中面临着较高的故障风险。这种风险主要来自石油、流量和压力。石油污染、流量变化和压力变化的原因很多。根据原因，在采矿机械运行的整个生命周期内，应加强对液压系统油、流速、压力等因素的控制。通过监测和定期检查，可以及时了解油质，了解采矿机械液压系统其他部分的使用和寿命，及时更换老化零件和质量低劣的油，为采矿机械液压系统的安全运行提供良好的基础。使煤炭开采企业长期稳定发展，获得更广阔的发展前景。