煤矿井下支架液压系统常见故障分析及解决办法

刘鲤粽，华 佳

(1.煤炭科学研究总院矿用油品研究所，北京100013;2.煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室 (煤炭科学研究总院)，北京100013; 3.安标国家矿用产品安全标志中心，北京100013)

煤矿井下支架液压系统常见故障分析及解决办法

刘鲤粽1，2，华 佳3

(1.煤炭科学研究总院矿用油品研究所，北京100013;2.煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室 (煤炭科学研究总院)，北京100013; 3.安标国家矿用产品安全标志中心，北京100013)

液压系统是液压支架的动力来源，其性能好坏直接影响液压支架的使用和井下安全生产。结合煤矿井下支架液压系统的特点，比较详细地分析了液压系统常见故障的原因及其危害，并提出了解决办法。

液压系统;故障分析;解决办法

1 概述

综采工作面液压支架支撑和控制工作面顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面，其动力为高压乳化液，由乳化液泵提供，连同液压阀、管路和接头等液压元件构成一个复杂液压系统，其原理如图1所示［1］。

图1 支架液压系统

根据液压支架结构类型的不同，液压系统也采取不同的设计与配置。如果液压系统配置不合理、液压元件质量差、外界环境恶劣或使用管理不到位等，很容易在生产运行中出现系统窜漏液、部件锈蚀、密封失效、阀件损坏等故障。

据统计，实际生产中液压系统的故障是最多的，影响也是最大的，系统污染、液压元件质量差、乳化液不合格、配液浓度低等都会给液压系统带来很大的影响，造成系统故障。随着煤炭生产综合机械化和自动化的迅猛发展，井下支架液压系统的可靠性、稳定性越来越成为制约煤矿安全高效生产和机械化采煤技术的一个最重要因素。掌握井下液压系统的工作原理、故障原因及处理办法，对于有效控制系统故障对生产的影响，实现安全优质高效采煤具有重要意义。

2 井下液压系统常见故障及原因分析

煤矿井下液压系统处在一个大量粉尘、噪音、水汽、液体和有害气体充斥的环境内，在重载、振动、冲击、摩擦、大流量、润滑不良的恶劣工况条件下高强度、长时间的工作，管路系统及各元件容易过劳而出现各种故障。如2009年淮南矿业集团某工作面由于支架液压系统受到严重破坏，系统窜漏液严重，曾同时使用4台大流量乳化液泵才勉强拉架生产。

井下液压系统工作节点众多，任何一个环节出现问题都会引起系统故障。工作面支架液压系统常见故障一般分为两类:一类是液压系统发生整体故障，整个液压系统的执行机构动作失灵或速度缓慢无力，如系统堵塞;另一类是个别机构动作失灵或发生故障，如液压元件堵塞或窜漏液。导致液压系统故障的因素主要有以下几个方面。

2.1 液压系统配置不合理

目前井下液压系统主要由液控子系统和过滤子系统组成，电液控制系统则增加了电控子系统和高精密度的过滤元件。每个子系统又由若干个不同功能元器件配置而成，各元器件相互间的匹配性及与生产状态的适应情况对系统有较大的影响。因液压系统本身设计不当、配置不合理或元器件制造缺陷等导致的液压系统故障十分常见，较难解决。

冀中能源某矿在53°急倾斜三软特厚煤层中采用前置式液控系统，配套温州某厂家的液控系统，缺乏进水过滤器。前置式的液控系统生产时不断阻碍移架，加上液控系统传递的动作信号不稳定，间隔出现液压冲击而使立柱经常性突然下降，影响生产并带来极大的安全隐患。进水过滤器的缺失导致配液水中的煤粉、煤尘、煤粒等进入液压系统，造成了液控阀的大面积堵塞，致使该系统很长时间无法正常生产。

2.2 液压元件质量差

井下液压系统由大量的动力执行元件和控制辅助元件组成，其中任何一个液压元件的损伤、失效都会不同程度地造成液压系统故障。液压元件质量差、抗污染能力低是造成液压系统故障的一个重要原因。

(1)动力执行元件主要指液压泵和液压马达等，是液压系统的动力核心，它们的作用是先将机械能转换成液压能再将液压能转换回机械能以驱动负载作直线往复运动或回转运动。在设计、制造和组装中常会出现钢球未装、锥阀破损、密封破损或不配套、联轴器和滤油器选用不当等情况，导致元件质量差、抗污染能力低，生产中常出现泵站空转、系统窜漏液、压力上不去、支架动作迟缓或不动作等现象。

(2)控制元件在液压系统中主要起控制和调节压力、流量和方向的作用，包括安全阀、减压阀、顺序阀、压力继电器、节流阀、调整阀、单向阀、液控单向阀和换向阀等。如材质差，加工精度低，随着使用时间的增长，磨损、气蚀等会造成阀件配合间隙过大，密封损坏以及因液压液污染物沉积造成的液压阀芯动作失常或卡紧，造成堵塞、窜漏液、锈蚀磨损等故障。

(3)辅助元件包括油箱、滤油器、油管、管接头、密封、胶管总成、压力表等，工作时受长时间高压、高速和大流量乳化液裹挟细小杂质的冲击，如密封溶胀过大、胶管强度低、管接头断面破损、密封与缸壁有沟槽、尺寸精度及粗糙度差、预压缩量小等情况，很容易出现接头处断面断 (破)裂窜漏液、胶管内壁犁出沟痕及加速拉丝侵蚀等。

2.3 系统污染

在液压系统配置固定的情况下，系统污染就成为液压系统故障的一个重要原因。据统计，系统污染造成的故障占到井下液压系统故障的90%左右。从污染源和产生机理来看，系统污染主要分为两种:一是固体颗粒物，来源于井下采煤面的大量粉尘、煤灰、加工、运输、安装、使用、维护和检修过程中残存和产生的铁屑、焊渣、型砂、磨料、锈片、煤尘、氧化物及水垢、油类降解物等的混合污染物;二是液压介质污染物，主要由配液水中杂质、体系析出物(如油皂)等。

各种污染物混入后会随液压液流遍系统的各个部位和角落，经过各类千斤顶、双向锁和阀件时会堵塞节流孔 (隙)和滤芯等而引起系统动作失调或失灵;铁屑、焊渣等固体硬物会拉伤缸桶内表面，加速密封件的损坏，造成系统窜漏液。支架移动、爬行缓慢;配液水中含有的氯根和硫酸根等会加速零部件的腐蚀、锈蚀、镀锌层的损坏而引起阀的动作失灵或引起噪声;还可能引起滤网堵塞，压力增大，回油不畅，严重的会因阻力过大而击穿滤网，造成液压系统的恶性循环。

3 解决办法

造成支架液压系统故障的原因是多方面的，以目前的井下设备配置、现场管理、人员意识、材料和技术，要想完全避免煤矿井下液压系统故障是很难做到的。但可以从制定相关强制行业标准、做好液压系统配置、提高液压元件质量、减少系统污染、严把乳化液配液质量等方面来最大限度地减缓或消除污染。

3.1 制定相关强制标准

支架液压系统污染控制是个系统工程，要想控制或减缓其污染，必须从支架设计、开发、制造、验收、检验、使用、管理、检修等环节制定相关强制性行业标准，并加强使用监管，对电 (液)控系统应补充制定严格的高过滤精度等标准。

3.2 做好系统配置

根据井下工矿进行合理的系统配置，首先选择手动控制系统还是电 (液)控制系统，然后结合水质、液压液和支架情况配置多级过滤器、反冲洗系统和进水桶式过滤器等，再根据工作面情况(如急倾斜)选择防滑、防倒等装置及前置 (后置)安装等。

3.3 提高液压元件质量

针对目前众多液压元件质量差的情况，在实际使用中严把质量关，选配材质、功能合格的高抗污染能力的液压元件。

3.4 减少系统污染

在液压系统各部件的加工、初装、运输、调试、安装、使用、检修及大修过程中，每一步都要采取保洁措施 (如滴加清洗液、润滑液、佩戴手套和塑料塞子密封等)，最大限度地降低内外部污染，以确保液压系统的洁净度和可靠性。

3.5 严把乳化液配液关

依据工作面实际配置和使用环境，选用合适的液压传动介质，并严格执行配比标准，有利于降低污染［2］。

3.6 其它

液压系统出现故障后，要仔细观察故障所在部位并分析产生原因，“O”型圈大小不合适或损坏时，要及时更换密封圈，油管损坏及时更换油管。

如果是其他原因造成的漏液，如接头漏液，应检查其密封性，密封性不好的更换接头，口接不严的重新用“U”形卡口扣接严密。对接油管时不能猛砸密封圈和密封面。

此外，安装好的油管不能频繁地装拆，以防破坏密封性，平时在拉修支架和操作之间，要注意整理吊挂好油管，以防支架在运行中被挤压。

4 结束语

为了保障液压支架的正常运转和回采的顺利进行，必须对其液压系统进行良好的保养和维护。对液压系统故障，要正确分析其产生的原因，及时采取有效措施解决，以免造成安全隐患，影响生产。

［1］吴乐兵.支架液压系统污染与控制 ［J］.煤矿机械，2002 (11):75－77.

［2］刘鲤粽.液压支架系统污染的原因及对策［J］.煤矿开采，2010，15(6):68－70.

［3］韩光信，刘元芳.工作面液压支架的常见故障及其排除方法［J］.江苏煤炭，2004(1):26，32.

［责任编辑:徐亚军］

Common Failure Analysis and Solution for Hydraulic System of Underground Powered Support

LIU Li-zong1，2，HUA Jia3

(1.Mine Oils Research Institute，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China; 2.State Key Laboratory of Coal Resources Mining＆Environment Protection，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China; 3.National Mining Product Safety Mark Center，Beijing 100013，China)

Hydraulic system is dynamic source of powered support and its performance directly influenced powered support use and underground safety.According to characteristics of underground powered support，cause and harm of common failures of hydraulic system was detailedly analyzed and corresponding solution was put forward.

hydraulic system;failure analysis;solution

TD355.4

A

1006-6225(2012)04-0047-03

2012－04－16

国家科技部科研院所技术开发专项基金资助项目 (NCSTE－2006－JKZX－182)

刘鲤粽 (1979－)，男，山东莱州人，工程师，主要从事矿用油品的科研开发及技术推广工作。