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煤矿液压支架常见故障及预防措施
发布时间:2019-1-16  作者:孙志平  来源:《中国高新科技》期刊社  浏览量:1149
摘要:液压支架是综合机械化采煤工艺中用于支护顶板的重要设备,更是综采工作面作业人员安全的屏障。因此,液压支架故障直接影响综采工作面顶板支护质量和作业人员的安全。文章介绍了液压支架的发展历史及目前国家能源集团所属煤矿的液压支架使用、维护状况,重点从液压支架故障及其预防措施等方面阐述液压支架在综采工作面的支护质量管控措施,为液压支架生产厂家和使用单位提供参考借鉴。 关键词:液压支架;基本信息;常见故障;预防措施

0 引言

煤矿开采关系到我国经济等各方面的发展,在井工煤矿开采中最重要的设备就是液压支架。然而,因为各种人为因素和非人为因素,煤矿开采过程中经常发生一些事故,导致人员伤亡和财产损失,必须引起高度重视。煤矿液压支架的质量和性能直接影响煤炭开采,一旦它出现故障,将会影响整个综采工作面的回采进度。本文旨在细分析各种故障的原因及其改进方法,制定相关的解决措施与方案,最大限度地减少伤亡与损失。

1 煤矿液压支架的历史沿革

1954年,英国发明了第一个液压支架工作面。当时欧洲国家主要生产结构简单的支撑式支架,此支架成为当时世界上的架型,但是这种支架有不少的缺陷,比如稳定性和抗水平载荷能力差、损害率高、封闭性差、适应能力差。直到20世纪60年代,新的架型掩护式支架面世,相比之前的旧支架类型有较多的优点,不仅稳定性和掩护性优良,而且调高范围大,因此得到了广泛应用。从此以后,研制而出的新支架都会吸收以前旧支架的缺点,其功能也越来越强大,适应性也在逐渐增强。

我国从20世纪60年代起开始研制液压支架,70年代陆续研制出了各种架型。随着我国经济的复苏与快速发展,到了80年代,液压支架在我国获得了大量的推广与应用。此后,该技术获得了飞速发展。到90年代,我国利用液压支架工作面开采的煤炭总产量已经达到1.5亿t/a。当前,我国井工煤炭开采几乎全部使用综合机械化采煤,利用液压支架开采的煤炭接近30亿t。

2 煤矿液压支架的基本信息

2.1 分类

1)按架型结构与围岩关系分类:掩护式、支撑式、支撑掩护式。

2)按适用煤层倾角分类:一般工作面支架、大倾角支架。

3)按适用采高分类:薄煤层支架、中厚煤层支架、大采高支架。

4)按适用采煤方法分类:一次采全高支架、放顶煤支架、铺网支架、充填支架。

5)按在工作面的位置分类:工作面支架、过渡支架(排头支架)、端头支架。

6)按稳定机构分类:四连杆机构支架、单铰点机构支架、反四连杆机构支架、单摆杆式支架、机械限位支架(橡胶限位、弹簧钢板限位、千斤顶限位)。

7)按组合方式分类:单架式支架、组合式支架。

8)按控制方式分类:本架控制支架、邻架控制支架、成组控制支架。

9)按控制原理分类:液压直接控制支架、液压先导控制支架、电液控制支架。

除以上各种分类外,还有最新的超静定液压支架。
2.2 基本结构

液压支架由液压缸、承载结构件、推移装置、控制系统和其他辅助装置组成。液压缸由立柱和千斤顶构成。立柱支撑在底座和顶梁之间用来调支架的高度,对其性能有较高的要求,比如抗压抗弯和封闭性。立柱种类也有很多,我们要根据实际情况来选择合适的立柱,这样就会使故障发生的几率减小。千斤顶主要用于推移、护帮和调架,动作原理与立柱类似,但受载荷要比立柱小。

承载构件有顶梁、掩护梁和底座等。顶梁直接与顶板接触,不同类型的顶梁有不同的特点,顶梁又称主梁。底座与顶梁有着类似的作用,直接与底板接触。掩护梁连接顶梁和底座,具有重要作用。双纽线结构又称为支架四连杆机构,支架升降时顶梁上的各点会沿着双纽线移动,使端面距变化较小。此外,其基本结构还有推移装置、活动侧护板、护帮板、防盗防滑装置、液压支架控制系统等。

3 煤矿液压支架常见故障及其原因分析

3.1 管路系统无压力液,操作无动作

出现这一故障可能是因为检修后断路阀未打开,比较容易发现和改正,只要打开断路阀即可;也可能是因为软管被堵死或者被砸破与漏液,也相对容易改正,将软管理顺或者将破损的软管换掉即可;还有可能是软管接头脱落或者扣压不紧,或者接头密封损害导致的漏液;或者是因为过滤器被堵塞,操作阀内密封损坏和高低压窜液。这是情况比较轻的故障,只要采取相应的措施改善即可。

3.2 推移千斤顶供液后无动作或动作缓慢

这种情况极有可能是因为活塞本身密封性不好或者活塞被损坏,导致高低压腔窜液。不过,可能性大,并不代表是绝对的。导致高低压腔窜液还有可能是活塞杆弯曲变形或者焊接处断裂;控制阀、交替单向阀或者液控单向阀的密封不好,有赃物卡住或者密封损坏;回液管堵塞,进液管路压力低、阻力大,千斤顶与支架连接处卡断都是此项事故的原因。具体原因还有多种,需要仔细分析故障发生的时间、地点、环境以及操作,只有这样才会在这个故障上少犯错误甚至于不犯错误。

3.3 操纵阀手把处于停止时,听到咝咝响声或液压缸动作慢

此故障与密封性有关系,可见每一部分的密封性都非常重要。此故障主要是由于阀座等的密封性不好,密封圈或密封弹簧损坏,也可能是因为阀座内有赃物卡住。想要解决此故障无非就是更换掉损坏的部件。但是,事后改进或者改善并不是解决问题的根本办法,而应该在工程开始之前就检查好每一部分,例如检查和清洗液箱、检查和反冲洗高低压过滤器滤芯,并形成固定检查和更换滤芯机制,以避免故障发生。

3.4 支架初撑力不够

如有此现象发生,是因为泵内的液体压力过低或者操作时间过短,没有达到泵压的要求而停止供液;立柱内窜液也是初撑力不足的常见故障。泵内力压过高过低都是不达标的,不能根据自己的主观意思来调节泵内气压,而是要严格按照国家的标准进行调压。还要排除管路的堵塞,切记操作时要充足液,不能因为担心浪费或者节省资源而没有充足液,这样只会带来更大的损失。目前,电液控制系统中使用了压力传感器,通过传感器感应初撑力不足时自动补液是解决初撑力不足的有效途径。

3.5 支架工作阻力达不到工作要求

安全阀门调节的压力过低,还没有达到工作压力就开启了泄压。安全阀失灵或者管路的渗漏液都会导致此故障的发生,只要更换安全阀,并且严格按照所需要的标准来调节它的工作压力。立柱各密封效果不良发生漏液、窜液也会严重影响工作阻力,而达不到工作要求。要想保持良好的支撑性能,在液压支架制造时就要严格把关,使用质量可靠的安全阀和立柱各动静密封。

3.6 液压支架自降

产生此现象的原因是安全阀泄液或调定值过低,只要更换安全阀或者将其调至规定值即可;单向阀不能闭锁,立柱至阀连接板有一段泄漏或立柱内泄漏都是导致此现象发生的原因。控制立柱及其各部件质量和工艺是尤为重要的。在液压支架日常维护中立柱自降危害非常大,所以必须加强维护,及时处理轻微自降,杜绝严重自降从而杜绝安全事故。工作前的仔细检查就有可能避免发生这样的故障,这对工作人员的认真度与负责度提出了较高的要求。

3.7 操纵阀体外渗漏

接头和片阀间的密封件损坏,接连片阀的螺栓、螺母松动、端面密封不好,手把端套处渗漏等都会造成此故障的发生,在开始前的工作中一定要检查仔细,将各个部件的检查情况以及使用情况记录清楚,方便以后的工作。同时也为发生故障后的分析提供了第一手的资料,以便更加快速地制定解决方案,避免耽误工程的整体进度。

3.8 液压支架不升或升速慢

截止阀未打开或者没有全开,泵压低,流量小。立柱外泄或内窜液,系统、滤芯、阀芯堵塞与立柱的变形等均会造成此现象的发生。更换与预防措施与前面的几个故障类似,只要换掉相应的部件即可。更换后要仔细检查是否与原系统相配。如此仔细的检查、测试,只为了能在工作中减少伤亡和损失。

3.9 液压支架不降或降速慢

这一故障与上一个故障有着类似的原因,截止阀未打开或者打开程度不够或滤芯阀芯卡堵。与上一个故障也有不同的方面,比如液控单向阀打不开、操纵阀不灵活、顶梁等其他部位有卡阻、管路有泄漏有堵塞。处理措施是安全打开截止阀,清理手把处的赃物,排除卡阻物并且调节支架的高度,处理泄露处及堵物,更换管路。特别要注意的是泄漏物一定要处理干净,避免对环境造成污染。

3.10 安全阀开启时低于额定的工作压力

主要是因为未按要求调定工作压力,只要重新调整工作压力即可。或许是因为弹簧过于疲劳,弹簧的工作是有一定的工作限度的,即弹性限度。长时间的工作会使弹簧还无法恢复到本来面目,进而导致故障;密封面内有污物,导致安全阀关闭不严密也会使安全阀提前开启,导致工作压力低,清洗并更换密封件即可。如有要求,必须注意各个零部件的整洁工作。

3.11 超过额定的工作压力,安全阀不能开启

弹簧力过大,不付合性能的要求;杂物赃物堵塞,阀座不能移动,过滤器堵塞;调动了调压螺钉等,都会有该现象产生。与上一条故障的改进措施类似,都需要清洗部件。还有就是更换、重新调动安全阀至规定值。安全阀不能及时打开对液压支架的结构件损失特别大,直接导致顶梁或底座柱窝压裂。

综上所述,故障的发生多数是因为各种零部件没有调至规定值或者是因为密封性能不好。无论做什么事都要受到一定的约束,必须严格按照标准调节各种零部件,否则就会出现各种故障、意外与事故。

4 煤矿支架事故案例分析

4.1 案例一

某矿因为工作面的煤层倾角较大,因而采用俯斜式开采。但是由于是处在初采的阶段,在加强支护安全方面上考虑不够周全,工作面第一次置顶后,顶板岩石层、节理不断地在发育,并且有小断层隐伏,形成不稳定状态。同时,工作面用于支护的单体液压支柱不同程度的存在漏液、卸压、失效等现象,致使对工作面顶板的支撑力不均,失去平衡,造成支撑薄弱点局部冒落,从而导致事故发生,虽然造成的伤害损失不太大,但足以引起我们的重视。

4.2 案例二

工人张某在独自更换支架护帮板液管时,没有关闭液压支架的进液截止阀,也没有泄压,带压强行拆除液管,等到取出液管头的U型销后,液管就开始四处摔打,打到张某小腿,导致其小腿受伤。分析他的受伤原因,主要是因为他没有按照规定的程序工作,习惯性违章,同时对液压结构不够精通,工作态度不认真,不负责。

5 预防措施

5.1 加强工作人员的安全、责任意识

有些工作人员安全意识不够强,认为一些工作的小细节可以忽略,不用理会。但“千里之堤,溃于蚁穴”,任何一个小的细节都不能放过。只有安全意识够强,才会在各种小事中注意安全。只有“安全”一词在人们心里成为了一条警戒线,人们才会时时刻刻记住它。不仅要加强安全意识,还要加强每个人的责任意识。

5.2 提高工人的基本知识水平

定期给工人进行培训,提高他们的专业知识水平。或许有人是真的热爱这个行业,但是由于不了解或者没有一定的知识储备而导致事故的发生。如果可以定期为他们培训,无疑会大大减少事故的发生,还会提高工作的效率和工作的质量。此外,还需要打造一个舒适的工作氛围,提高工人的积极性和舒适度。

5.3 改善奖惩制度

对于认真工作的员工要进行奖励,不论是哪个阶层的员工,只要有突出业绩与贡献,都要奖励。对于那些工作不认真、不负责的员工要进行惩罚。建立一套奖惩制度,调动员工的积极性,纠正工作作风。通过提升人员素质实现设备检修到位,故障影响少,不发生安全事故。

5.4 鼓励创新、引进人才

每一个行业都会有一批认真实干、喜欢钻研的人,他们想尽办法提高效率、提高质量;节约成本、降低劳动强度。遇到这样的员工,一定要珍惜,鼓励他们积极创新,为他们提供一定的资源与资金支持。

积极引进人才,人才是我们的第一生产力。所谓用人不疑,疑人不用。一旦我们纳入新的人才,就要给予他们充分的信任与尊重,因为每个人都在乎人与人之间的尊重、信任与平等。

6 结语

总的来说,我国煤矿液压支架故障和事故时有发生。在引起人们的重视后,我国及时采取措施来减少此方面的事故。现如今,我国煤炭行业重大发生事故的几率总体不断降低,但个别人员违章操作、设备安全性能的缺失还会造成一般性机电事故,仍然不能降低对此事的重视度。应牢记习近平总书记的嘱托“发展决不能以牺牲人民的生命为代价”,杜绝煤炭行业群死群伤事故就要不断发展煤炭开采的机械化、自动化水平,而机械化、自动化的水平一个决定性因素就是液压支架的可靠性和自动化水平。液压支架的发展前景广阔,只要不断研究和创造,定能实现无人化全自动安全型综采工作面,实现安全生产最高目标。

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(作者供职于国家能源集团国神集团三道沟煤矿,中级职称)

 

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