综采液压支架常见故障分析及对策

时间：2024-08-31

吴闪珠

（中国平煤神马能源化工集团七矿，河南平顶山 467000）

0 引言

液压支架在工作面主要起控制顶板、隔离采空区等作用，其主要由框架系统和控制系统两部分组成。框架系统主要包括结构构件，控制系统主要包括液压元件等［1］。由于综采面地质条件复杂、工作环境恶劣，支架易出现各种故障，这些故障不仅严重威胁着工作人员的安全，也会影响工作面的正常回采，降低支架的使用寿命。基于此，有必要对液压支架常见故障进行分析，以期减少工作面安全事故，提高劳动效率和经济效益。

调研发现，液压支架常见故障主要有立柱故障、千斤顶故障、液压阀故障和底座故障等，造成这些故障的原因主要有工作环境、支架结构及材质和人为操作管理方面的原因。

1 支架常见故障分析

1．1 立柱故障

液压支架立柱是传承岩层矿山压力的主要构件，对控制顶板和保证安全作业起着关键作用。立柱的故障表现为升柱故障、降柱故障以及承载故障等。升柱故障是指当操纵杆板至升柱档位时，立柱上升缓慢或不上升；降柱故障与升柱故障相反，即立柱下降缓慢或不下降；承载故障是指立柱无法承受定值载荷，在达到额定载荷之前即发生自降使立柱处于低支撑状态，或达到额定载荷立柱不降使立柱处于超载状态。

现场发现，出现升柱故障的原因主要是过滤器堵塞、乳化液外漏或内窜以及立柱变形磨损等；出现降柱故障的原因主要为漏液，其次为立柱变形损坏；承载故障的原因主要是因为安全阀压力值低、泵压低、立柱泄漏以及液控单向阀和安全阀损坏或灵敏度低。

1．2 千斤顶故障

千斤顶是液压支架的重要部件之一，液压支架千斤顶主要可分为推移千斤顶和其他千斤顶。同样，支架千斤顶故障亦可分为推移千斤顶故障和其他千斤顶故障两大类。推移千斤顶是连接支架底座和采煤管道的构件，起推移支架和管道的作用；其他千斤顶主要包括尾梁千斤顶、前梁千斤顶、侧推千斤顶、调架千斤顶等，并根据各千斤顶所在部位起不同的作用。

支架千斤顶故障发生率较高，现场发现其故障主要有两种，即作用力达不到要求和漏液。出现千斤顶作用力不达标的主要原因有泵压低、人工操作时间过短未达到泵压、安全阀压力值低或阀门损坏；漏液的主要原因有密封件性能差或已损坏、焊缝出现裂纹等。

1．3 液压阀故障

液压阀是液压传动中控制流体压力、流量和方向的自动控制元件，是液压支架的最基本构件［2］。根据其在液压支架中发挥的作用不同可分为多路换向阀、安全阀、单向阀、操纵阀以及其他液压辅助阀。由机修厂支架液压阀维修记录发现，支架中的各类液压阀使用寿命均比较低，分析认为造成液压阀损坏的原因主要是工作环境和液压阀材质。众所周知，工作面煤粉弥漫、支架油管接口插头多、液箱防尘差，这些极易促使细颗粒杂质进入阀芯和阀座造成液压阀失效［3］。此外液压阀材质也是造成液压阀故障及使用寿命缩短的关键所在，目前支架密封件普遍采用聚氨酯材料。聚氨酯材料虽然较橡胶材质的耐磨性和密封效果有了提高，但其大多采用浇筑成型法，制作较难控制，以至于密封件生产厂家所产密封件性能参差不一，其直接结果便是导致液压阀发生故障。

1．4 底座故障

液压支架底座是受力最为复杂和集中的部位，起稳定支架、承载采场矿山压力的作用，其可靠性直接影响到支架的使用性能和煤炭回采工作。现场发现支架底座故障主要表现为主筋断裂和球窝碎裂。分析认为，造成支架底座故障的主要原因是工作面地质条件较复杂、地板高低不平、煤层厚度不均等，这样在回采过程中，常使支架底座处于偏载状态，造成底座扭曲、变形，甚至造成底座主筋断裂和球窝碎裂。

2 支架故障诊断技术

由于工作面条件恶劣，支架故障率高，一般机修人员难以诊断和维修。基于此，支架故障诊断技术一直以来是各研究机构和院校的研究重点。有学者曾给出一套支架故障诊断专家系统，该诊断系统采用PROLOG语言编制，主要由知识库、推理机、解释器、学习机和动态数据库几个单元组成［4］。该系统工作原理是：推理系统利用知识库、数据库和学习机中的故障经验及文献数据，并在解析器中分析出故障种类及故障原因。支架故障诊断专家系统工作原理见图1。

图1 支架故障诊断专家系统工作原理图

此外，中国矿业大学何富连教授在研究支架液压阀故障时研制出了一套检测液压阀故障的检测仪，该检测原理是：当液压阀漏液时会发出噪声，可采用加速度传感器拾取振动噪声信号，经电荷放大器放大后，送线性通道和带通滤波器，将各种不同频率的振动噪声经滤波选频后根据噪声当量强度由液晶显示器显示液压阀故障类别［5］。支架液压阀泄漏检测仪工作原理见图2。