液压支架立柱的故障分析及综合技术改造

摘 要：东庞矿井下综采工作面服役的ZY5000型液压支架立柱在使用过程中频繁出现内部窜液的状况，通过拆检、分析故障立柱，对立柱进行技术改造以及采取一套合理的管理措施降低立柱故障率，适用于井下生产条件。

关键词：安全阀；缸体胀缸；快速泄压；技术改造

引言

液压支架用来维护采煤工作面顶板，并隔离采空区，为采煤机和刮板运输机及操纵人员提供安全的工作空间。支架与顶板之间支撑承载的力学原理，包括初撑增阻、承载增阻和恒阻三个工作阶段，也就是立柱工作过程。立柱的密封性决定支架本身的增阻性，安全阀溢流性能决定了可缩性和恒阻性，因此立柱、安全阀是保证液压支架工作性能的关键元件。

东庞矿井下21103综采工作面安装后初采期间出现的立柱内部窜液，2904A综采工作面短时间内立柱频繁出现故障，通过拆检、分析立柱故障原因，建立一整套保持安全阀有效、乳化液浓度合理和高洁净度的管理措施，提高立柱的使用寿命，确保井下的安全生产。

1 ZY5000型液压支架立柱的综合技术改造

1.1 立柱故障分析

通过对升井立柱进行拆解、检查、分析，立柱故障主要为立柱胀缸、活柱和中缸外表面的硬伤、划伤、密封件损坏以及缸体掉底。

1.1.1 胀缸的原因是顶板瞬间来压，安全阀流量小，立柱不能完成快速泄压造成缸体胀缸，同时会引起密封损坏。立柱中缸、外缸同时胀缸则是顶板压力超载后安全阀失效不能正常卸载造成，安全阀失效的一般原因是：阀芯生锈或被杂质卡死，不能可靠动作。而升井立柱并未发现此现象，缸体塑性降低，或顶板瞬间来压时立柱安全阀泄压不及时造成立柱胀缸。

1.1.2 立柱表面的锈蚀由于镀层损伤以及乳化液浓度、清洁度不够造成锈蚀，乳化液内含有杂质容易引起缸体内部的划伤。

1.1.3 立柱拆过程中发现活柱、中缸密封处定位轴肩处有损伤凹点，原因是立柱拆装、搬运的过程中碰撞造成，及现场使用中镀层脱落划伤所致。立柱在正常的升降过程中凹点处切白挡圈，致使白挡圈受到的横向剪切力变大，最终导致密封损坏（图1、图2所示）。另定位轴肩处受到磨损，轴肩尺寸变小卡不住白挡圈，立柱升降过程同样会引起密封的损坏。

注：1、密封（鼓型圈） 2、此面上的凹点或磨损引起密封损坏

图1 活柱

图2 中缸

注：1、密封（鼓型圈）；2、此面上的凹点或磨损引起密封损坏；3、旧工艺此处焊缝受剪切力易掉底

1.1.4 中缸掉底原因旧焊接工艺的局限性（缸底插入缸体内较小，焊缝处受剪切力），焊接强度变小，压力过高时造成焊缝处受剪切力开裂导致掉底。

1.2 立柱技术改造

东庞矿井下使用的ZY5000型液压支架立柱长期服役，故障立柱中缸体胀缸占据相当大的比例，原因是顶板瞬间来压或压力极限时，立柱不能完成快速泄压造成缸体胀缸，同时也会引起密封损坏。

1.2.1 立柱外缸底部打？准19的孔，内径为？准19无缝钢管、连接头、阀座组成的导流装置，阀座上安装一个DN20/25-500L安全阀，使立柱的泄压流量增大原有的2倍，调定该安全阀动作值，实现与另一个安全阀分级动作；有效的保护立柱因活塞腔的乳化液泄出不及时造成的胀缸。

1.2.2 采用乳化液自动配比装置，适时监测乳化液浓度，保证乳化液浓度在合理的范围内；增加高压反冲洗过滤装置以及乳化液的双重过滤，保持乳化液的洁净度。

1.2.3 提高缸体底部焊接工艺或预先分批焊接加固。新焊接工藝是缸底插入缸体内距离12mm（图2），当缸底受压时焊缝几乎不受剪切力，不会受到影响。

1.2.4 建立每套支架安全阀的工作档案，定期进行调校，确保安全阀定压有效开启。

2 结束语

液压支架立柱的综合技术改造，在东庞矿井下工作面的成功使用，提高了立柱的使用寿命，有效的降低立柱故障率，节省维修资金，增强了液压支架的工作性能。同时降低了检修工人的劳动强度，减少立柱更换、维修的时间，保证了东庞矿井下工作面安全有序的生产，为今后矿井21103、21114、2701、2902A、21111、S2713主采工作面提供了强有力的保障。

参考文献

[1]刘志政，赵继云，李广洲，等.液压支架立柱控制回路的故障模式与影响分析[J].液压与气动，2012（6）.

[2]李风云，孙慧峰，熊旭平.液压支架立柱自降故障分析与排除方法[J].煤矿机械，2007（2）.

[3]胡振南，杨银帅，孙建明.液压支架立柱故障分析及修复工艺[J].科技视界，2014（13）.

作者简介：王亮（1985-），男，河北沧县人，毕业于河北理工大学，机电助理工程师，现任冀中能源股份有限公司东庞矿机电科技术员。