采煤工作面液压支架立柱泄漏问题及解决措施研究

刘从朋

（晋能控股装备制造集团华越机械有限公司， 山西 阳泉 045000）

引言

近年来，液压支架在我国煤矿井下综合工作面得到了广泛的应用，这是一种利用液体压力来产生支配力的液压动力装置，同时也能够在此基础上利用自动移动功能来对顶板进行更好的支护作用，更是综合机械化采煤过程中不可或缺的一部分。液压支架支柱发展的可行性以及稳定性都直接关系到了整个采煤工作面运转的安全性。但在操作的过程当中经常会出现顶梁下沉、顶板下沉以及高压液体泄露的现象，给相关的地下采煤操作人员带来了严重的安全隐患。

1 液压支架的界定

液压支架的发展从理论上来说是一种利用液体压力来产生支配力的液压动力装置，并且由于液压支架自身的纵横向稳定性极好、防护能力较强且对顶板适应能力强，适合放在地下综合采煤工作面使用，其适用范围主要在水平面之和≤10°的缓倾型厚煤层当中，主要由立柱、底座、顶梁以及防护梁等基本构件形成。立柱作为液压支架发展中的重要组成部分，同时还承担了在液压支架的顶梁以及尾梁等部位的压力，所以也将立柱的质量问题看作液压支架合理运转的关键。其次，由于液压支架在使用的过程当中，其尺寸以及长度会根据不同的地质条件而发生变化。在实际的使用过程当中，无论是单伸缩还是双伸缩，立柱都会由于发生故障造成不同程度的立柱泄露现象，直接加大了顶梁的支撑力度，导致顶板下沉，进一步泄露高压液体，为工作人员带来严重的安全隐患。因此，还需要分析液压支架造成立柱泄露的根本原因，以便提出对应的解决对策，避免出现频繁的液压支柱泄露故障。

2 液压支撑柱中高压液体泄露问题

液压支架中的液压支撑柱主要由活动柱组件、缸体组件以及加长杆组件组装而成，而其中的立柱则是位于整个缸体的最外侧，是液压支架的主体，如图1 所示。

关于高压液体的泄露问题可以分为以下两种现象，即液压支架的内部泄漏和外围泄露。首先从内部泄漏的角度来看，造成内部泄漏的原因主要是高压缸腔到低压活塞杆腔之间的距离形成缓慢损失造成支柱支撑的内部泄漏，在此过程中也会导致高压缸内的整体压力随之下降。其次，从外围泄露的情况来看，当液压支架中的液压管路接头以及各种焊接接头的连接处破损，造成外部液体泄漏。同时，正是由于高压液体流失到了柱子外部，加之柱子外部的自身环境也十分潮湿，所以减少了活塞杆的缩回事件以及顶梁下沉的现象。但从根本上来说，这两种方式的高压液体泄漏都会导致整个支撑柱的抗压力能力降低，进而加强顶梁的整体承重力度，主要体现在以下3 个方面：第一，在使用立柱密封件的过程当中，经常会由于高压的工作状态造成构建磨损、变形甚至是断裂，进而引发严重的塑性流动。第二，由于密封圈的表面受损出现了碎裂的现象，也会直接造成立柱泄露，所以在实际的综采面通常利用蕾型密封圈。第三，蕾型密封圈只能做到延长时间，不能够从根本上解决问题，所以在蕾型密封圈的使用过程当中也会出现一定的磨损变形，进而造成立柱泄露以及活柱带液现象[1]。

3 采煤工作面液压支架立柱泄漏原因

3.1 密封圈的性能不足

在液压支柱的立柱结构当中，其密封圈的主要性能取决于它的密封结构、材料性能以及尺寸、工艺发展等。目前，我国的国产密封圈在发展中存在的最突出问题就是它的材料性能较差且成型工艺发展不成熟，密封圈的尺寸也会随着使用时间而发生改变。尤其是在利用整体沟槽的过程当中，鼓型圈会由于密封圈的尺寸变化而无法安装，在蕾型圈的安装过程当中也要先用力拉大才能装于沟槽当中，在缩回原位的过程当中才能进行使用。其次，由于液压支架中的夹步伸长率极小，所以在安装的过程当中很容易造成密封圈失效的现象，还需要进一步加强密封圈的整体质量。

3.2 缸体及沟槽加工精度不合格

缸体组件的加工精准度以及沟槽的结构尺寸作为液压支架中立柱发展的重要组成部分之一，也是造成立柱泄露的主要因素。这也是由于在立柱的使用过程当中，沟槽结构的误差会对整体的密封圈预紧力有一定的影响。但值得注意的是，密封圈的预紧力不足并不会造成立柱泄露，所以在对立柱进行初使用的过程当中并不会出现类似现象，而是在使用了一段时间过后，在液压支柱经历了大修的过程当中，经常会出现大修后的加工精度达不到原始精度的现象，也是必然会产生的现象，进而导致整体的密封效果较低，出现液压支柱立柱泄露的问题[2]。

3.3 工作介质和使用条件差

由于煤矿产业综采工作面的特殊地理环境，在采煤工作面当中，其液压支架的乳化液经常会产生杂质。在长期的高压力、高负荷的发展作用下，其密封效果可能会出现黏滞滑动，从而导致急性磨损现象的发生。其次，在活柱的利用过程中，如果没有及时加强对活柱的保护力度，就会造成由于煤块陨落导致的活柱表面碰伤，进而使活柱镀铬层下方逐渐膨胀，对缸体的密封件造成严重损伤，造成立柱泄露中的外围泄露。

4 采煤工作面液压支架立柱泄漏的解决措施

4.1 选用高性能的复合密封圈

液压支架中的立柱作为整个支架发展的核心部件，在采煤工作面的发展过程中长期处于高压的工作状态。因此，选用高性能的复合密封圈不仅能够更好地满足其工作性能指标，同时对于密封圈的磨损以及变形来说也能更好地发挥密封圈的材料特点。例如聚氨酯密封圈就是一种性能优良的密封材料，这种材料不仅高度和强度大于传统性能的密封圈，同时它的耐磨性也十分突出，特别适合作为往复轴向密封，且工作寿命极长，进步一延长了液压支架的工作时间，保障密封圈本身的质量[3]。

4.2 保证正确的缸体及沟槽尺寸精度

由上文可知，钢体结构以及沟槽尺寸精度是液压支架中立柱的重要组成部分。因此在实际设计过程当中，首先要保障活塞、缸体以及活柱之间的发展间隙，既要保障液压支柱整体装配的简便性，同时也要保障其密封材料在不同的高压液体中拥有足够的压力。其次，在密封沟槽的设计当中，也要保障其沟槽不能拥有毛刺以及飞边的黄台，而是要利用适当的圆弧装置，防止在实际的运行过程中对密封部件造成磨损。一旦遇到大幅度的沟槽磨损，就必须及时进行大修，从根本上解决液压支架的立柱泄露问题。

4.3 加强立柱使用过程中的维护保养

保障液压支架长期稳定的工作状态，还需要对其进行日常的检修以及维护。这就要求相关的维修人员要密切关注立柱的使用状态，如果发现立柱出现压力高低的变化，就应该及时做到跟踪记录，保障立柱的使用性能，在必要时可以进行设备更换。比如在立柱中的密封圈经过长时间的使用以后就会出现自然磨损，需要定期更换磨损力度大且已经失效的密封圈。另外，在采煤工作面进行综采的状态下，也要做好对活柱表面的防护措施，避免受到由于煤块掉落而发生的杠杆损害，进而减轻立柱的漏液现象。

5 结语

液压支架是当前综合采煤工作面中的重要机械设备，而立柱又是液压支架发展的核心部件，一旦发生故障不仅会影响整个支架对顶板的支护作用，增加顶梁的控制难度。虽然液压支柱造成立柱泄露的现象的原因是多样化的，但在实际中仍然可以通过选用高性能的复合密封圈以及定期更换磨损失效的密封圈来防止泄露现象的发生。同时，也可以在此基础上保证正确的缸体及沟槽尺寸精度，加强对立柱在使用过程中的维护保养，进一步提高液压支柱的使用年限。通过多层面共同发展的方式，采取更有效的防泄露措施，全面提高液压支架在采煤工作面发展的稳定性。