摘 要:井下液壓支架千斤頂泄漏故障是井下工作面中的常見故障,不僅導致環境污染和資源浪費,也給礦井的正常生產帶來不利的影響。對煤礦井下液壓支架千斤頂泄漏故障的原因進行分析,并針對內泄漏與外泄漏分別提出了處理措施,以保證液壓支架的正常使用。
關鍵詞:井下液壓支架千斤頂; 內泄漏; 外泄漏; 密封圈
煤礦井下液壓支架千斤頂在煤礦液壓支架體系中發揮著較為重要的作用。它是液壓支架支護效果和礦道安全的主要影響因素,也是液壓支架完成推移的保障。內泄漏和外泄漏是井下液壓支架千斤頂泄漏故障的兩種表現形式, 由此引發的頂板事故往往會給煤礦安全開采帶來一些不利影響。
1 煤礦井下液壓支架千斤頂泄漏故障的原因分析
一般情況下,井下液壓支架千斤頂外泄漏主要指的是立柱、千斤頂缸筒、缸蓋和油口之間出現的泄漏現象,缸蓋與活塞桿之間的泄漏也可以被看作是外泄漏的表現。內泄漏為立柱、千斤頂內部高壓腔乳化液向低壓腔滲漏,這種泄漏故障通常會發生在活塞與缸內壁之間或活塞內腔與活塞連接處。密封圈結構因素和機械設計因素也是引發井下液壓支架千斤頂泄漏的主要因素。
1.1 密封圈因素
密封圈是液壓支架千斤頂進行液壓支護動作的重要影響因素。密封圈的質量與液壓千斤頂的質量之間存在著較為密切的聯系。受煤礦行業性質與工作條件的影響,井下液壓支架千斤頂中所用的傳動介質為濃度 5% 的乳化液。密封圈的工作壓力、工作溫度和其在液壓支架系統中所承受的沖擊載荷均影響液壓千斤頂的使用。
通過分析可以發現,煤礦井下液壓支架千斤頂中所使用的密封圈與其他以液壓油為傳動介質的液壓缸密封圈在結構層面存在著一定的差異,密封圈結構不合理和密封不良成為引發液壓支架千斤頂泄漏事故的主要因素。如一些生產廠家在井下千斤頂用密封圈的生產過程中對密封帶厚度與彈性體厚度之間的關系缺乏了解,密封圈彈性體材料硬度和密封帶柔韌性與進口產品之間也存在著一定的差異。除此以外,受密封材質的影響,液壓支架千斤頂導向磨損現象會在降低導向或承壓壓力的基礎上,引發主密封的密封失效。
1.2 機械設計與制造因素
在機械設計方面,需要考慮的因素應包含:1) 井下液壓支架千斤頂的設計壓力。2) 千斤頂的剛度。3) 千斤頂在實際應用過程中的變形情況。4) 千斤頂的有效行程和零件裝配空間等。密封圈結構問題、溝槽結構設計問題和機械的加工精度是密封圈產品質量的主要影響因素。以煤礦井下液壓支架領域所常用的鼓型千斤頂密封圈為例,承壓能力、密封壽命和密封效果等因素也影響千斤頂的實際應用情況。
2 煤礦井下液壓千斤頂泄漏故障的維修措施
外泄漏問題的出現,會讓乳化液泄漏于外部環境之中。內泄漏故障會導致高壓腔內壓力下降、千斤頂動作不靈敏和支架癱瘓等多種次生問題。從密封圈結構和機械設計制造等方面入手,采用相應的維護措施,可以有效控制千斤頂泄漏故障所帶來的不利影響。
2.1 故障處理前期準備措施
支護措施的優化,在煤礦井下液壓千斤頂泄漏故障的處理過程中發揮著較為重要的作用。以斜溝煤礦 18503 工作面為例,該工作面的煤炭儲量情況見表1。

該工作面采用走向長壁后退式一次采全高采煤方法。在支護體系建構過程中,該采煤工作面采用 ZY7600 /23 /47 掩護式液壓支架支護頂板,全部垮落法管理頂板;所有支架要接頂嚴實,初撐力不低于泵站壓力的80% ,泵站壓力不小于 31. 5 MPa,支架中心距為 1. 75 m,工作面安裝支架 175 臺。單體液壓支柱支護質量要求:所有單體液壓支柱初撐力不得小于 90 kN,迎山有力,升緊打牢;且必須進行“一體三聯”,即單體與單體之間用硬連接,單體與柱帽用鐵鏈聯接, 單體與頂網用鐵鏈聯接;所有單體液壓支柱成排成線, 并且進行編號管理,三用閥出液口統一指向采空區,當底板松軟時,必須穿鐵鞋支護。支護體系構建過程的備用物料情況見表 2.

上述措施的應用,可以構建一種較為安全的作業環境。在嚴格執行工作面停送電制度的同時,需要對運輸機進行停電閉鎖處理,并要對停電負責人和停電時間及時進行記錄。
在降架操作階段,需要做好警戒措施( 禁止人員在 3 m 范圍內作業或停留)。在更換防片幫板及其部件時,要使用導鏈將防片幫板起吊、拉緊。在此基礎上,也需要嚴格落實進入機道作業的安全措施、起吊重物的安全措施。
2. 2 內泄漏故障的處理措施
通過對煤礦井下液壓支架立柱所使用的密封結構進行分析可以發現,液壓支架立柱焊接連接方式為立柱千斤頂活塞部位所常用的連接方式。因此,從井下液壓支架體系的實際情況來看,立柱內泄漏故障與活塞密封之間存在著較為密切的聯系。更換密封圈、、O 型圈或全套系統,是解決內泄漏問題的有效措施。
如果更換密封圈以后仍然存在千斤頂內泄漏問題,需要重點檢查密封圈的安裝溝槽。針對密封圈在急劇磨損以后出現的密封作用喪失問題,需要對密封槽的寬度進行控制,如為防止密封件前后移動引起磨損加劇,需要將槽底粗糙度控制在 Ra1. 6 μm 以內,并要對截面直徑進行嚴格控制。存放時間過長,出現老化、龜裂現象的密封件不得應用于中。除此以外,在立柱和千斤頂的使用過程中,也需要避免硬物敲擊導致變形問題的出現。
2. 3 外泄漏故障的處理措施
煤礦井下液壓支架千斤頂的外泄漏故障具有一定的復雜性。導向法蘭靜密封處的泄漏和缸筒連接處出現的泄漏是液壓支架千斤頂常見的外泄漏形式。在外泄漏故障產生以后,首先需要對導向法蘭靜密封溝槽的尺寸進行檢查。例如斜溝煤礦井下液壓支架設備中使用的千斤頂采用的是 O 型圈與相結合的結構,需要關注 O 型圈膠料的硬度。針對缸筒焊接處出現的泄漏問題,需要對缸筒焊縫進行焊接處理。
3 結 論
煤礦井下液壓支架千斤頂泄漏故障的產生原因涉及到千斤頂密封結構和機械制造技術等多個方面。根據內泄漏與外泄漏的表現形式,確定相應的密封解決方案,可以為液壓支架的正常使用提供保障。
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