综采工作面液压支架歪倒的原因分析及处理方法.pdf
方恒
[摘 要]现代煤矿生产过程中，掩护式液压支架是高產高效工作面液压支架的主要架型。在高效高产综采工作面，掩护支架凭借自身良好的性能，得到了广泛的应用。但是在使用过程中，经常会出现因平衡千斤顶集中受载而损坏的情况，因此，我们做好对平衡千斤顶的保护措施是非常有必要的。本文对上述问题进行了相应的分析和阐述。
[关键词]综采工作面、掩护支架、平衡千斤顶、防范措施，
中图分类号：G855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0311-01
一、掩护式液压支架简介
掩护液压支架主要由顶梁，掩护梁和四连杆机构，侧护板，底座，立柱，平衡千斤顶等几个基本部分组成。其具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠、结构简单、对不稳定顶板适应能力强等优点，已成为国外高产高效综采工作面采用的主要架型。我国是煤炭生产大国，在20世纪60年代也曾研制了几种液压支架，但未得到推广和应用。20世纪70年代从英国、德国、波兰和前苏联等国引进一批液压支架，经过使用、仿制和总结经验，到20世纪80年代我国液压支架的研制和应用获得了迅速的发展，相继研发和生产了TD系列、ZY系列和ZZ系列等多种不同规格的液压支架。如在美国的综采工作面中，有90%以上的采用了掩护液压支架。然而，掩护支架在国内的使用情况并不理想。曾经使用这种架型的一部分煤矿现已放弃使用。调查研究表明，导致这种情况的主要原因就是该类架型在使用的过程中经常会出现平衡千斤顶损坏的情况。
二、在使用过程中我们在对损坏的平衡千斤顶检修时，发现主要有三种损坏情况
1、断裂在平衡千斤顶的活塞柱侧处。该处平衡千斤顶活柱侧销孔变形断裂，属于压断。
2、断裂在缸体的耳座侧。属于拉断。
3、活塞柱的端盖被拉出。属于拉坏。
三、平衡千斤顶损坏原因分析
1、液压支架的高度不够。支架高度越低，其平衡千斤顶初撑力越大。
2、综采工作面顶板破碎，造成支架呈架头高，支架倾斜。液压支架的顶梁和底座要始终保持平行，如果因地质条件和操作需要使顶梁上下摆动，但是顶梁上、下摆动的角度不能超过限制：上摆最大允许值是20度，下摆最大允许值是15度，超出此范围会影响到对顶板的支护，容易对液压支架造成损坏，这一项要求也对掩护支架的平衡千斤顶及其它部件同样适用。当平衡千斤顶无行程时，会发生几何干涉，使平衡千斤顶呈刚性连接，从而会导致液压支架的平衡千斤顶或其连接的耳座损坏。
四、防范措施及采取的处理方法
从掩护支架运动学、力学分析中我们已经初步了解到液压支架平衡千斤顶及其的连接耳座的损坏机理。事实上其损坏原因还不单单是运动学和力学问题，而是一个相当复杂的人——机系统工程。我们使用的液压支架平衡千斤顶也会出现操作、维护等人为因素造成的损坏；支架本身设计的缺陷，支护特性不够合理等因素也会造成的损坏；同时还受到井下的地质条件和随机性的影响。现从合理的设计，正确选型与使用提出以下几方面提出相应对策建议：
（1）根据梁端轨迹来确定合理的支撑高度。从梁端轨迹设计而言，在梁端距变化量不超过一定值的前提下，必须保证顶梁对顶板产生水平阻力有利于阻止直接顶向采空区滑移，限制顶梁仰角的增加。
（2）应从保证在设计支撑高度范围和顶梁许用俯仰角内不发生几何干涉的原则出发，确定液压支架平衡千斤顶的合理行程以及零行程下两连接耳的中心距。
（3）应对液压支架结构参数进行优化设计，尽可能增加其主平衡区的面积。设计液压支架的支护特性时，我们必须尽可能的增宽其主平衡区，最大限度地发挥支架的支撑能效。
（4）选用液压支架的正确选型，特别是其支护强度必须要大于工作面的矿压强度。
（5）使用单位也必须注意，使用中要控制最大的支撑高度。在较大支撑高度下，主平衡区会随顶梁仰角的增加而向支架梁前端快速的移动，且在主平衡区内的平均工作阻力会急剧的下降，从而形成不良支撑工况，会造成大仰角、大高度的恶性循环。
（6）在使用中我们必须严格控制顶梁的俯、仰角。支撑高度可以通过液压支架液控系统控制来操作，但是顶梁俯仰角是无法直接控制的。顶梁机械限位实质上就是一种控制顶梁俯、仰角的措施。
（7）我们使用过程中，在升柱支顶时，必须严格保证液压支架的初撑力。保证液压支架初撑力就是间接的控制了顶梁俯、仰角的一种措施。采用初撑力保证阀和自动增压的初撑系统是当前解决初撑力问题的有效主要手段。
（8）在升立柱支撑顶板的过程结束以后，必须操作平衡千斤顶控制阀，使其活塞杆腔体充满压力液体。此操作可以使平衡千斤顶在顶梁发生偏转的初期就能起到间接控制顶梁俯、仰角的作用。
（9）根据综采工作面实际情况，来保证液压支架合理使用高度。
（10）综采工作面生产过程中及时拉超前支架，确保液压支架支护质量和效果。
五、结论
（1）改进液压支架支架的设计标准和方法，特别是合理支撑高度、顶梁俯仰角及平衡千斤顶行程的确定。提高支架工作阻力是提高和改善支架性能的重要途径，也是解决平衡千斤顶损坏问题的根本途径。
（2）根据特定的顶底板条件选择相应支护强度支架是平衡千斤顶不被损坏的前提。
（3）解决平衡千斤顶损坏问题的策略应是主动预防，而不是被动保护。在顶梁发生偏转的初期就采取预防措施，有可能实现防止平衡千斤顶的损坏。
（4）限制最大支撑高度、提高支架初撑力、对平衡千斤顶活塞杆腔体补液是解决目前国内液压支架平衡千斤顶损坏问题的有效途径。
六、液压支架平衡千斤顶操作注意事项
在掩护式液压支架使用过程中，液压支架平衡千斤顶起着调节顶梁和掩护梁角度的作用，我们用调整顶梁与顶板的接触状态的方法来调节顶梁支撑点的位置，从而使支架处于合理的工作状态。液压支架平衡千斤顶的合理设计及正确使用，是保证液压支架处于最佳的支护状态的前提。我们在使用的过程中，应当首先调整液压支架，使其处于正常的支护状态。当降低液压支架高度时，必须同时操作平衡千斤顶来调整支架的平衡度，使顶梁处于近水平下降，同时进行擦顶移架作业，这样液压支架掩护梁上就不易留存浮矸。液压支架升架作业时，应适度收缩平衡千斤顶，从而保证支架顶梁接顶时能够同时接触顶板，使支架的顶梁受力均匀。支架操作工应当根据综采工作面的高度，及时调整支架立柱二级油缸，严禁在支架立柱不够高度时，顶梁上翘，使液压支架处于假支撑状态，导致液压支架初撑力不足。同时采煤机割煤后应及时移架，控制顶板，防止片帮、漏顶的发生，一旦出现漏顶或片帮，应及时接顶，在支架顶梁的上部支撑坑木等防止液压支架顶梁上翘。对于技术人员，也要对于自身的技术适时地精进，如此才能够尽可能的减少因为技术方面原因造成液压支架平衡千斤顶损坏。
七、结语
以上这些措施，是为了保证液压支架使用过程中处于正常工作状态的关键，支架工应当熟练掌握其操作技能，日常的生产管理和操作上更要做到制度化、规范化。
液压支架平衡千斤顶的损坏是液压支架在使用过程中较为常见的原因，因此，我们要给予足够的重视。本文总结阐述了几种较为典型的问题和原因，同时从本人日常工作中的发现给出了几种解决办法的建议。对于更加合理的解决方法，我们应当在实际工作中不断的总结和积累。
参考文献
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