綜采工作面液壓支架千斤頂漏液問題分析及改進研究

陳小明

（山西焦煤集團霍州煤電鑫鉅煤機裝備制造有限責任公司， 山西 霍州 031400）

引言

目前，隨著智能工作面的不斷普及和礦井開采深度的不斷延伸，煤層圍巖應力也不斷增大，對液壓支架的承重能力、靈敏度都提出了更高要求。立柱千斤頂是綜采工作面液壓支架的主要元件。通過立柱千斤頂的支撐作用，能夠保證工作面必要的行動空間和安全距離，達到工作面標準化“兩平一直”要求[1]?！睹旱V安全規程》規定，綜采工作面掩護式支架應保持完好，千斤頂漏液率應＜1%[2]。但由于工作面粉塵、水汽等環境影響和人為原因，立柱千斤頂出現漏液竄液現象極為普遍，以某礦為例，工作面掩護式支架漏液檢修率常年保持在1.6%左右，不但影響現場支護效果和推進效率，甚至引發壓架、死架甚至冒頂事故，影響工作面支護安全。因此有必要對立柱千斤頂漏液問題進行分析，從源頭解決問題。

1 某礦液壓支架概況

某礦為某煤業公司下屬主力礦井?，F開采3 號煤層，其1308 工作面采煤方式為綜合機械化采煤一次采全高，工作面長度在210 m 左右，配套支架類型為ZY8600/20/40D（153 架），質量為27 t，尺寸為6850 mm×1860 mm×40 mm。液壓支架的立柱千斤頂如圖1 所示。

圖1 支架立柱千斤頂結構示意圖

工作面回采一個月后，部分支架出現接頂不實、頂梁升不到位、竄液漏液嚴重等問題，不但影響工作面回采效率，而且極易造成漏頂壓架等嚴重事故。因此有必要對支架千斤頂漏液問題進行深入分析，針對性制定改進措施，保證工作面安全高效回采。

2 漏液原因分析

2.1 漏液統計

液壓支柱千斤頂漏液包括外竄液形式和內竄液形式[3]。其中外竄液是在立柱千斤頂兩腔接口、高壓膠管接頭及U 型卡處有乳化液滴滲現象，容易被人發現；內竄液是在執行推移架操作時，千斤頂內有乳化液流動聲音發出，造成支架動作緩慢，行程不足[4]。為準確探究千斤頂漏液原因，對2019 年11 月—2020年2 月工作面支架漏液情況統計如下：

如表1 可知，自2019 年11 月開始，工作面液壓支架千斤頂的月泄漏率分別為1.6%、2.0%、0.8%和2.0%，平均泄漏率為1.6%，遠高于煤礦安全規程規定的1%。

表1 工作面液壓支架漏液統計表

2.2 原因分析

對表1 中液壓支架千斤頂漏液原因進行分類統計，得調查結果如下頁表2。

對下頁表2 中支架漏液次數進行頻次排列，分別計算不同漏液原因的存在權重，如下頁表3。

表2 液壓支架千斤頂漏液原因調查表

如下頁表3 可知，在造成支架漏液的諸多因素中，檢修工藝不完善是造成支架漏液的最主要因素，占比高達42%；其次是支架千斤頂的密封件質量問題，占比達到38%，兩者相加達到80%，是造成千斤頂漏液的關鍵原因。

表3 千斤頂漏液原因頻數權重表

3 改進措施

3.1 檢修工藝不完善改進措施

1）優化配件裝配工藝。綜采工作面的液壓支架，一次安裝、回采和撤架為一個周期，隨后才能上井返修。液壓支架在升降架、推移過程中，乳化液經高壓膠管進入高壓腔，在各類密封配件的共同作用下再由高壓腔進入低壓腔，從而完成一系列動作[5]。但對千斤頂活塞、防塵蓋等易損配件，由于工作面現場拆解安裝程序復雜，很難保證安裝精度，極易造成配件裝配質量不合格。再加上生產進度和現場條件等因素，不能對裝配質量進行嚴格檢查把關，最終導致支架千斤頂竄液。

針對上述問題，可采取如下措施：一是優化密封配件的裝配工藝，嚴格按措施要求進行拆卸安裝，提高檢修人員現場裝配技術熟練度；二是對檢修裝配質量嚴格把關，要求現場質檢員嚴格按照標準尺寸公差對配件裝配情況進行檢查，保證安裝裝配精度；三是對存在竄液問題的支架千斤頂及時處理，做到小問題不過班，大問題不過天，保證液壓支架的整體質量。

2）嚴格按要求裝配加壓試驗。液壓支架井上裝配完成后，需要以31.5 MPa 的額定壓力，對整個液壓系統進行逐一試驗，支架所有千斤頂無漏液合格后方可下井。但實際試驗時，由于乳化液泵站壓力不足、乳化液質量、管路滲漏等問題，極易造成實際壓力低于額定壓力，影響實驗最終效果。

針對上述問題，可在地面支架加壓試驗時，將實際壓力提高10%左右，保證乳化液在千斤頂中壓力略高于額定壓力，確保試驗質量。

3）合理選擇密封件型號?，F場拆解檢修時，經常發現O 型圈或擋圈尺寸不匹配、蕾型圈磨損嚴重等問題，可以在井下庫房多配備千斤頂密封配件，并將磨損動作較多的蕾型圈更換為更加耐磨的聚氨酯按磁力，保證密封效果。

3.2 密封件問題改進措施

1）選用高質量密封件。支架千斤頂的密封件包括軸密封和孔密封兩種，其中軸密封是典型的易損件，因此對其質量要求也更高。實際使用時，應定期對軸密封進行更換，避免配件結合面的配合公差變大。

2）盡量縮小密封件與結合面的配合公差。千斤頂密封的尺寸公差一般為+0.1～+0.2，實際裝配檢修時，可以進一步縮小封件與結合面的配合公差，即控制在+0.05～+0.15，千斤頂動作時就能起到較好的密封效果，也可根據現場實際靈活調整。

4 應用效果分析

按照上述措施改進后，于2020 年7—10 月對支架千斤頂密封效果進行了跟蹤測量，經改進后漏液情況如表4。

表4 液壓支架千斤頂漏液情況統計表

如表4 所示，按上述措施改進后，支架千斤頂的漏液情況明顯減少，平均漏液率從1.6%減小至0.2%，有效提高了支架千斤的工作壽命，降低了檢修時間和工作強度，檢修質量有了較大提高。

5 結語

通過優化配件裝配工藝、嚴格按要求裝配加壓試驗、合理選擇密封件型號、選用高質量密封件、盡量縮小密封件與結合面的配合公差等措施，液壓支架千斤漏液情況明顯減少，平均漏液率從1.6%減小至0.2%，有效提高了支架千斤的工作壽命，降低了檢修時間和工作強度。對于工期不足、人員不足等其他問題，應進一步加強現場人員勞動組織管理，保證實際檢修時間，不斷提高液壓支架檢修質量。