综采工作面液压支架千斤顶漏液问题分析及改进研究

陈小明

（山西焦煤集团霍州煤电鑫钜煤机装备制造有限责任公司， 山西 霍州 031400）

引言

目前，随着智能工作面的不断普及和矿井开采深度的不断延伸，煤层围岩应力也不断增大，对液压支架的承重能力、灵敏度都提出了更高要求。立柱千斤顶是综采工作面液压支架的主要元件。通过立柱千斤顶的支撑作用，能够保证工作面必要的行动空间和安全距离，达到工作面标准化“两平一直”要求[1]。《煤矿安全规程》规定，综采工作面掩护式支架应保持完好，千斤顶漏液率应＜1%[2]。但由于工作面粉尘、水汽等环境影响和人为原因，立柱千斤顶出现漏液窜液现象极为普遍，以某矿为例，工作面掩护式支架漏液检修率常年保持在1.6%左右，不但影响现场支护效果和推进效率，甚至引发压架、死架甚至冒顶事故，影响工作面支护安全。因此有必要对立柱千斤顶漏液问题进行分析，从源头解决问题。

1 某矿液压支架概况

某矿为某煤业公司下属主力矿井。现开采3 号煤层，其1308 工作面采煤方式为综合机械化采煤一次采全高，工作面长度在210 m 左右，配套支架类型为ZY8600/20/40D（153 架），质量为27 t，尺寸为6850 mm×1860 mm×40 mm。液压支架的立柱千斤顶如图1 所示。

图1 支架立柱千斤顶结构示意图

工作面回采一个月后，部分支架出现接顶不实、顶梁升不到位、窜液漏液严重等问题，不但影响工作面回采效率，而且极易造成漏顶压架等严重事故。因此有必要对支架千斤顶漏液问题进行深入分析，针对性制定改进措施，保证工作面安全高效回采。

2 漏液原因分析

2.1 漏液统计

液压支柱千斤顶漏液包括外窜液形式和内窜液形式[3]。其中外窜液是在立柱千斤顶两腔接口、高压胶管接头及U 型卡处有乳化液滴渗现象，容易被人发现；内窜液是在执行推移架操作时，千斤顶内有乳化液流动声音发出，造成支架动作缓慢，行程不足[4]。为准确探究千斤顶漏液原因，对2019 年11 月—2020年2 月工作面支架漏液情况统计如下：

如表1 可知，自2019 年11 月开始，工作面液压支架千斤顶的月泄漏率分别为1.6%、2.0%、0.8%和2.0%，平均泄漏率为1.6%，远高于煤矿安全规程规定的1%。

表1 工作面液压支架漏液统计表

2.2 原因分析

对表1 中液压支架千斤顶漏液原因进行分类统计，得调查结果如下页表2。

对下页表2 中支架漏液次数进行频次排列，分别计算不同漏液原因的存在权重，如下页表3。

表2 液压支架千斤顶漏液原因调查表

如下页表3 可知，在造成支架漏液的诸多因素中，检修工艺不完善是造成支架漏液的最主要因素，占比高达42%；其次是支架千斤顶的密封件质量问题，占比达到38%，两者相加达到80%，是造成千斤顶漏液的关键原因。

表3 千斤顶漏液原因频数权重表

3 改进措施

3.1 检修工艺不完善改进措施

1）优化配件装配工艺。综采工作面的液压支架，一次安装、回采和撤架为一个周期，随后才能上井返修。液压支架在升降架、推移过程中，乳化液经高压胶管进入高压腔，在各类密封配件的共同作用下再由高压腔进入低压腔，从而完成一系列动作[5]。但对千斤顶活塞、防尘盖等易损配件，由于工作面现场拆解安装程序复杂，很难保证安装精度，极易造成配件装配质量不合格。再加上生产进度和现场条件等因素，不能对装配质量进行严格检查把关，最终导致支架千斤顶窜液。

针对上述问题，可采取如下措施：一是优化密封配件的装配工艺，严格按措施要求进行拆卸安装，提高检修人员现场装配技术熟练度；二是对检修装配质量严格把关，要求现场质检员严格按照标准尺寸公差对配件装配情况进行检查，保证安装装配精度；三是对存在窜液问题的支架千斤顶及时处理，做到小问题不过班，大问题不过天，保证液压支架的整体质量。

2）严格按要求装配加压试验。液压支架井上装配完成后，需要以31.5 MPa 的额定压力，对整个液压系统进行逐一试验，支架所有千斤顶无漏液合格后方可下井。但实际试验时，由于乳化液泵站压力不足、乳化液质量、管路渗漏等问题，极易造成实际压力低于额定压力，影响实验最终效果。

针对上述问题，可在地面支架加压试验时，将实际压力提高10%左右，保证乳化液在千斤顶中压力略高于额定压力，确保试验质量。

3）合理选择密封件型号。现场拆解检修时，经常发现O 型圈或挡圈尺寸不匹配、蕾型圈磨损严重等问题，可以在井下库房多配备千斤顶密封配件，并将磨损动作较多的蕾型圈更换为更加耐磨的聚氨酯按磁力，保证密封效果。

3.2 密封件问题改进措施

1）选用高质量密封件。支架千斤顶的密封件包括轴密封和孔密封两种，其中轴密封是典型的易损件，因此对其质量要求也更高。实际使用时，应定期对轴密封进行更换，避免配件结合面的配合公差变大。

2）尽量缩小密封件与结合面的配合公差。千斤顶密封的尺寸公差一般为+0.1～+0.2，实际装配检修时，可以进一步缩小封件与结合面的配合公差，即控制在+0.05～+0.15，千斤顶动作时就能起到较好的密封效果，也可根据现场实际灵活调整。

4 应用效果分析

按照上述措施改进后，于2020 年7—10 月对支架千斤顶密封效果进行了跟踪测量，经改进后漏液情况如表4。

表4 液压支架千斤顶漏液情况统计表

如表4 所示，按上述措施改进后，支架千斤顶的漏液情况明显减少，平均漏液率从1.6%减小至0.2%，有效提高了支架千斤的工作寿命，降低了检修时间和工作强度，检修质量有了较大提高。

5 结语

通过优化配件装配工艺、严格按要求装配加压试验、合理选择密封件型号、选用高质量密封件、尽量缩小密封件与结合面的配合公差等措施，液压支架千斤漏液情况明显减少，平均漏液率从1.6%减小至0.2%，有效提高了支架千斤的工作寿命，降低了检修时间和工作强度。对于工期不足、人员不足等其他问题，应进一步加强现场人员劳动组织管理，保证实际检修时间，不断提高液压支架检修质量。