矿用液压支架故障分析及预防措施

张文恺

（大同煤矿集团雁崖煤业公司， 山西 大同 037003）

引言

液压支架是煤矿综采工作面专用的支护工具，它的作用是对综采工作面的顶板进行支撑，确保顶板的压力落在支架上，为工作面设备及人员提供一个安全的空间。随着综采工作面的不断推进，液压支架也要随着工作面有序推进，然而由于综采工作面地质构造复杂、设备较多、工序连贯性较高，在实际生产时，液压支架很容易出现故障[1]。当液压支架发生故障后，不仅会影响工作面无法推进，还会导致整个工作面不能出煤，加上液压支架的维护费用较高。因此，正常维护和使用液压支架对煤矿正常生产具有重要意义。

大同煤矿集团雁崖煤业公司8311 工作面位于井田三盘区西翼，工作面设计走向长度为1 100 m，倾向长度为220 m，工作面回采煤层为山西组4 号煤层，平均厚度为3.5 m，工作面采用综合机械化后退式回采工艺，截止目前工作面已回采至550 m 处。

8311 工作面回采期间在工作面内安装126 架ZZ10000/20/38 型液压支架进行顶板支护，保证工作面回采安全；但是由于支架安装质量、安全维护力度以及操作技术水平等影响，在工作面前期回采过程中工作面液压支架经常出现故障，导致工作面顶板发生两起冒顶事故，严重威胁工作面安全。对此，综采二队通过技术研究，对工作面液压支架故障类型及原因进行分析，并提出了相应的预防措施。

1 液压支架结构分类

液压支架主要有以下部分组成：承压部、受力部、连接部、推移部、支撑部及其他辅助配件，相对应的结构件为顶梁、掩护梁、连杆、推移杆、底座、各类高压胶管及阀组，如图1 所示。工作人员可以通过操作阀组来控制支架的升、降、推、移，这是通过泵站为液压支架提供动力，工作人员通过操作阀组来完成支架的每一个动作，实现支架对顶板的支护、前移及推溜动作。

图1 8311 综采工作面ZZ10000/20/38 型液压支架结构示意图（单位：mm）

煤矿通常使用的液压支架主要分为支撑式、掩护式和支撑掩护式液压支架三种支架。三种支架根据使用要求的不同均有不同的优缺点，支撑式液压支架能够承载较大的顶板压力，能够对工作面起到很好的支护效果，掩护式液压支架能够有效地将采空区与采煤区进行分离，确保工作面人员及设备的安全；支撑掩护式液压支架同时具备以上两种支架的优点，能够非常好地适用于井下工作面的正常生产，是我国煤矿使用范围较广的液压支架[2]。

2 液压支架故障原因分析及预防措施

2.1 液压支架失稳

2.1.1 故障原因

1）工作面支架底座不平。由于综采工作面在采煤过程中受到整个矿山的压力比较大，支架底座会出现不同程度的凹陷或变形，使得整个工作面的支架不能对工作面形成均匀的支撑，最终导致支架失稳倾倒[3]；

2）由于支架掩护梁处的煤质比较松软，当支架掩护梁位置出现漏顶或煤壁破碎时，破碎煤壁会对支架造成较大压力，工作面某部分支架会由于受力不均匀发生失稳情况；

3）工作面的作业人员未能按照采煤的工序工艺进行操作，造成支架在支护时相互挤压，最终导致支架失去重心倾倒。

2.1.2 预防措施

1）选用合适的支撑面。在特殊构造的工作面要选用底座质量较好、硬度较高的底座；

2）对破碎顶板进行临时支护。对于煤壁破碎严重的顶板可以通过铺网进行支护；在煤壁较碎的区域加注马丽散进行硬化，对于煤壁松软的工作面可以添加锚杆进行支护，确保工作面顶板的稳定性，防止支架出现受力不均匀的情况[4]；

3）加强员工培训力度，确保人员能够按照采煤工序进行作业。当顶板出现压力较大的情况时，可以采用带压连续移架的方法，通过压力区后采用交错移架的方法，通过在现场合理分配支架的移架顺序，能够有效避免支架失稳事故的发生。

2.2 千斤顶故障

2.2.1 故障原因

工作面在生产时常常由于千斤顶密封损坏或接触头开裂造成支架千斤顶移动缓慢或不动作。此外，千斤顶高压胶管开裂、过滤塞损坏、高压泵站压力达不到标准也会造成支架千斤顶不动作。

2.2.2 预防措施

安排专人对千斤顶的胶管及机头处进行专项检查，发现有漏液时及时更换，同时检查密封圈是否完好，过滤塞是否出现损坏，及时检查泵站的压力是否到达标准要求，避免多个支架同时作业[5]。

2.3 立柱故障

2.3.1 故障原因

1）密封圈损坏常常造成立柱不能达到预定初撑力；

2）液压胶管损坏常常造成乳化液泄露，无法正常供液；

3）导向件由于受力集中，对自身强度要求比较高，导向件在推移过程中受到挤压应力超出导向件材料屈服极限造成不可逆变形；

4）立柱缸体挤压损坏或老化造成不能工作。

2.3.2 预防措施

1）发现密封圈附近有乳化液泄漏应及时停泵，同时对损坏的密封圈进行更换

2）入井前有专人负责对胶管及组件进行验收；在保证整个液压系统稳定的情况下，尽量减少胶管的弯曲[6]；

3）在生产时要定期对支架导向件进行观察，同时做到多支架同步动作，以防单个导向件受力不匀发生不可逆变形影响生产。

4）工作面立柱发生膨胀变形要及时更换，可以通过对表面进行的“退镀—补焊—修磨—电镀”顺序维修。

2.4 液压油缸故障

2.4.1 故障原因

1）缸体内部密封圈老化引起密封圈变质；

2）密封材料磨损；

3）生产或安装未达到工艺工序标准；

4）液压支架在使用时，由于工作地面环境比较差，很容易受到环境影响造成油缸故障。一些细小的颗粒很容易进入密封装置内造成密封装置不严[7]。

2.4.2 预防措施

1）通过观察油缸附近是否有雾状或用体表感受油缸密封部位是否潮湿度来确定密封圈失效部位并进行更换。

2）对密封机构不严的部位进行打磨及热处理来增加机构密封范围的严密性[8]。

3）通过油缸、驱动装置位移量来判断油缸泄露情况。在条件允许下可拆开油缸回路检查。

4）检修人员要检查油缸是否有拉伤，发现油缸有纵向拉痕时，要及时进行镀层与研磨修复。

3 结语

截止2019 年7 月24 日，8311 工作面已回采到位，通过对液压支架采取有效预防措施后，支架故障率由原来为的19%降低为4%，全年减少支架维修成本费用达64 余万元；工作面在后期回采过程中未发生一起因支架支护效果差导致的顶板漏顶事故，保证了工作面安全回采。