矿用综采支架再制造技术研究与实践

孙守田 刘 阔 钱海峰

（1.枣庄通晟实业有限公司，山东 枣庄 277011； 2.山东能源枣庄集团物流中心，山东 枣庄 277000）

枣庄通晟实业有限公司前身是枣庄矿业集团山家林煤矿，是专业从事液压产品的制造、维修，集科研、生产、销售、服务于一体的企业，在煤矿机械制造与再制造方面技术优势较为明显。基于废旧资源循环利用理念，枣庄通晟实业有限公司开展了以废旧煤矿综采支架成套装备的再制造为课题的创新活动，研究煤矿综采支架再制造过程中工艺、结构、材料等解决方案，为煤矿综采支架再制造提供理论依据和方法支持。

1 矿井采场环境对综采支架的影响

多数煤矿采场环境相对较差，随着矿井服务年限延长，采场开采深度也相应增加，高温、高湿问题较为突出。由于综采支架成套装备结构复杂、体积大，在矿井服务一段时间后，在井下高温、高湿、高压恶劣环境下，会发生零件表面磨损、腐蚀和密封圈失效、焊缝断裂、结构件变形等现象，造成支架支护性能降低，服役失效速度加快，严重影响矿井安全生产。同时大量综采支架报废，也造成极大的资源浪费。

2 综采支架再制造工艺

2.1 解体清洗

综采支架再制造的首道工序就是将超过服务周期的支架拆解和清洗。把胶管及各类阀件从支架上拆离、结构件分离、油缸拆下。清洗时，用高压液将立柱柱窝、侧护板等处存储的煤渣冲净。主要结构件需要在专用清洗池进行冲洗。解体和清洗后的各类阀、胶管、活塞杆、缸体和销轴等零件必须分类存放、评估。

2.2 结构件维修

结构件的维修主要内容是抛丸除锈、补焊、整形，变形严重、尺寸超差的铰接孔，必须焊补并重新镗孔。对有裂痕、损伤严重、无法修复的小件作报废处理，并重新补充新件。对于支架的其他配件要统一回收。

2.3 阀件维修

待维修的阀件拆解后可以采用超声波清洗机清洗，必要时需加入清洗剂并加热。清洗干净的阀件检验后，分类存放，符合标准的更换密封件后继续使用。阀件的组装需在无尘车间进行，组装好后要进行密封试验、开启关闭动作试验。

2.4 立柱千斤顶修理

维修时，将立柱、千斤顶全部拆解，缸体内壁进行打磨清洗，检验后符合标准的涂油备用，内壁锈蚀严重的采用内壁激光熔覆工艺，并进行镗孔、研磨，或者直接珩磨增大内径尺寸，配非标密封。中缸、活柱、活塞杆表面同样进行清洗，检测合格的备用，镀层脱落或锈蚀、磕碰严重的，退镀后补焊打磨，重新镀铬或激光熔覆处理。导向套、活塞等小件清洗后镀锌处理。立柱千斤顶组装时，需要更换全部密封件。组装完成后进行密封试验，以确保维修质量。

2.5 高压胶管维修

首先对胶管进行检测，对橡胶外皮破损、金属网断裂的高压胶管作报废处理。较长的胶管可将不合格的部分切除，重新压头使用。复用的胶管需要进行清洗，并用1.5 倍额定压力进行压力试验，管接头密封件需要全部更换。

2.6 支架组装

组装前，必须对所有组装零部件进行检查和确认，确认合格后再进行组装。液压管件、支架各类阀、管路系统应布局合理，连接可靠，排列整齐。综采支架进行动作试验时，各类结构件、阀、胶管不允许存在干涉现象，不能造成胶管挤压损伤。

2.7 整架试验

综采支架要逐架进行动作、密封及性能试验，发现问题及时处理，不能立即处理的要进行详细记录，防止遗忘，避免支架在运输到井下后出现问题。

2.8 防锈处理

综采支架试验合格后进行防锈处理，先喷涂防锈底漆，再喷涂面漆，以防止井下高温、高湿环境对支架的腐蚀，延长综采支架的有效服务寿命。

3 综采支架再制造技术路线

综采支架是一种再制造价值较高的矿用设备，针对综采支架再制造，该公司从综采支架可再制造性评估、剩余寿命预测、质量控制等方面着手，进行综采支架再制造关键技术研究。

3.1 可再制造性评估系统技术路线

首先，探讨综采支架再制造的技术可行性，从拆装、修复、检测等工艺出发，以再制造效率为目标选择切实可行的再制造技术。其次，分析综采支架的经济可行性，考虑废品价值、拆装成本、检测成本、修复成本、附加成本等因素，确保再制造的综采支架具有经济可行性。最后，从资源消耗、环境污染层面探讨综采支架再制造的环境影响。

3.2 综采支架生命周期管理技术路线

再制造综采支架的生命周期管理贯穿支架维修后使用寿命的全过程，在支架维修使用直到设备淘汰、报废的整个过程中对支架实施必要的、全面合理的管理和监控。主要包括：对支架维修过程、运行情况、磨损或腐蚀程度进行监测的设备点检管理。维修过程中，对每台支架进行编号，支架各类部件如何修复，对哪些部件进行更换，以及部件规格、厂家、维修日期等进行详细记录。正确的使用和维修支架可使支架保持良好的状态，防止和减少突发性故障，使支架发挥最大效能，保障综采工作面正常运转。支架使用过程中，对支架进行维护保养并修复因各类原因造成的损坏，并详细记录，为以后的维护和再制造提供数据支撑。

3.3 再制造质量控制的技术路线

综采支架再制造主要包括支架解体清洗、结构件的维修、阀体的维修、油缸的维修，以及组装、试压、防锈处理等。综采支架再制造过程质量控制涉及再制造加工各个环节，要确立关键质量控制点并对影响因素进行分析，建立质量管控数据库，优化工艺参数和工艺方案。

4 结论

4.1 技术革新情况

通过综采支架再制造技术研究与实践，该公司在综采成套装备再制造的设计方法、关键技术与装备、综采支架生命周期管理等方面取得了成效。设计了立柱底阀的压力试验装置，采用双作用油缸做为顶紧装置，可为两个试验工位提供顶紧力，提高了底阀试验的效率；设计了杠杆式自涨紧珩磨机构，在珩磨过程中输出恒定的涨紧力，提高了珩磨效率和产品的合格率；开发了液压支架结构件模拟下料系统，可有效提高钢材的利用率，降低生产成本；开发了综采支架生命周期管理系统，基于全寿命周期理论，加强综采支架再制造剩余寿命管理，以避免已修复支架很快面临二次报废的风险。

4.2 经济效益情况

通过对综采支架再制造技术研究与实践，该公司掌握了综采支架再制造技术，并实现产业化。2018 年9 月以来，该公司已成功为枣矿集团岱庄生建煤矿、新安煤业公司、付村煤业公司、三河口煤矿等单位进行综采支架智能化升级、电液控改造500 余架，完成再制造收入1400 余万元，实现利税160 余万元。

4.3 社会效益情况

该公司开展并实现了产业化的综采支架再制造技术研究，一方面推动了枣庄通晟实业有限公司产业升级，安置了30 多名企业富余人员；另一方面，有效地盘活了废旧矿山设备资源，节约了制造成本，延长综采支架使用寿命。

实践证明，开展综采支架再制造实现废旧物资的资源化利用，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益，是我国发展循环经济、建设资源节约型社会、保护生态环境的重要途径。