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综放液压支架立柱大修工艺优化研究 牛艳奇1， 2 1. 天地科技股份有限公司，北京 100013; 2. 天地宁夏支护装备有限公司，宁夏 银川 750021 ［ 摘 要］液压支架立柱是煤炭开采过程中必不可少的设备，立柱大修质量的好坏直接影响着 液压支架运行状况和煤矿的生产效率。以 ZF6000/18/31 型放顶煤液压支架立柱大修为例，详细介绍 立柱的拆解、检测检验、修复、总装、验收标准等优化工艺流程; 通过现场的实际应用，制定先进合 理的、易操作的工艺流程，极大地提高了大修的质量和生产效率。 ［ 关键词］液压支架; 立柱; 大修工艺 ［ 中图分类号］ TD355. 4［ 文献标识码］ A［ 文章编号］ 1006- 6225 201504- 0056- 03 Optimization of Props Overhaul Technique of Powered Support for Full- mechanized Caving Mining NIU Yan- qi1， 2 1. Tiandi Science ＆ Technology Co. ，Ltd. ，Beijing 100013，China; 2. Tiandi Ningxia Supporting Equipment Co. ，Ltd. ，Yinchuan 750021，China Abstract Prop of powered support is necessary equipment for coal mining，prop overhaul quality directly influence operation state of powered support and mining efficiency of coal mine. This paper introduced dismantlement，test，requirement，final assembly of ZF6000/18/31 powered support for top- coal caving in detail. By field practice，advanced，rational and easily- operated technique process was ulated，which largely improved overhaul quality and mining efficiency. Key words powered support; prop; overhaul technique ［ 收稿日期］ 2015－01－12［ DOI］ 10. 13532/j. cnki. cn11－3677/td. 2015. 04. 016 ［ 基金项目］ 2013 年宁夏回族自治区重点技术创新项目 宁财 企指标 ［2013］ 320 号 ;中国煤炭科工集团有限公司科技创新基金 2013MS007 ; 天地科技股份有限公司公益创新基金项目 KJ－2013－TPMJ－02; KJ－2013－TPMJ－01 ［ 作者简介］ 牛艳奇 1976－ ，男，河南平顶山人，副研究员，博士研究生，主要从事综采工作面设备总体配套，液压支架设计、有限元 分析研究等工作。 ［ 引用格式］ 牛艳奇 . 综放液压支架立柱大修工艺优化研究 ［J］ . 煤矿开采，2015，20 4 56－58，80. 液压支架是综采工作面三机配套主要支护设 备，其功能是有效地支撑和控制工作面顶板，保证 工人操作及机器运转所必须的安全空间 ［1 ］。 受全球经济衰退和国内产业结构调整的影响， 国内大部分煤矿限产、停产，新液压支架采购量急 剧减少，为降低生产经营成本，多数煤矿加大了液 压支架的大修业务。而立柱是液压支架实现支承和 承载的主要部件，顶板作用在液压支架的载荷主要 由立柱承受并传递到底座上，且立柱还是液压支架 升降运动的执行元件，因此立柱质量的好坏直接影 响着液压支架的运行状况和煤矿的安全生产 ［2 ］。 本文以山西怀仁中能芦子沟煤矿使用的 ZF6000/ 18/31 型放顶煤液压支架立柱大修为例，介绍整个 立柱大修的工艺流程及修理过程。 1立柱的检修工艺流程 针对芦子沟煤矿 ZF6000/18/31 型放顶煤液压 支架单伸缩立柱的大修，制定检修工艺流程如下 立柱外观清洗立柱拆解部件清洗、分类、检 测、判定 分可修复或不可修复可修复件的 分类 接头弯头损坏、导向套及缸体螺纹损坏、 通液 管 漏 液、密 封 面 锈 蚀、镀 铬 表 面 的 缺 陷 等 进行检验修复组装试验喷漆成品 入库。 2立柱的拆解工装及工艺流程优化 2. 1立柱的拆解工装 立柱导向套组件主要分为卡环结构和螺纹结 构，卡环结构由导向套、卡环、挡套和挡圈构成， 螺纹结构的导向套是整体结构，通过螺纹与缸筒连 接，这两种立柱的拆解在工装上有些区别。卡环结 构按照结构形式依次从外向里拆解; 螺纹结构需在 拆缸机上进行 图 1 ，将立柱底部挡板工装插入 拆缸机的后部与其保持相对静止，扳手与导向套配 合使用，拆缸机的前部有旋转机构，扳手两端的手 柄卡在旋转机构上，从而带动导向套旋转，外缸保 持固定，从而将导向套从外缸上拆解下来。 65 第 20 卷 第 4 期 总第 125 期 2015 年 8 月 煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol. 20No. 4 Series No. 125 August2015 ChaoXing 图 1立柱拆解工装示意 2. 2立柱拆解工艺流程优化 图2 为单伸缩立柱示意图 ［3 ］，具体拆解工艺流 程如下 图 2单伸缩立柱示意 1冲洗立柱外表面浮煤用高压水进行清 洗。在立柱拆解工作台上，将冲洗好的立柱用电钻 将立柱外缸、导向套上的定位销钻出，并摆放整齐 到指定位置 ［4 ］。 2拆前准备对于螺纹结构导向套立柱， 用 2t 吊带吊立柱到立柱拆缸机中心架上，使立柱 的外缸筒底部完全放入配套工装内，移动中拖板至 合适位置，安装活柱导向套拆除专用工装，旋转拆 缸机转盘，使立柱导向套与拆导向套专用工装可靠 连接。 3拆导向套启动拆缸机，低速反向旋转 运行，使导向套螺纹从缸体筒中完全退出，停机。 取出导向套并摆放整齐，将立柱外缸整齐地摆放在 指定位置。 4拆活柱将拆下导向套组件的立柱放入 带有斜面的工装内，给立柱下腔供液，利用液压力 将活柱推出，停止供液，缸筒内的废液通过工装的 斜面流入废水池内; 将外缸、活柱用吊带吊出，分 类摆放到指定地方存放，并用枕木或其他能防止相 互磕碰的支撑物支撑活柱，摆放整齐。 5拆密封拆取导向套和活柱密封，并放 于指定位置，同时将导向套和活柱分类摆放到指定 存放处。 6清洗和点检用煤油清洗导向套、活柱、 外缸体等。对分类摆放整齐的立柱各部件清点数量 并做好记录，并将拆卸中出现的损坏件、缺失件及 时记录。 7注意事项在活柱打压取出的过程中， 其前方禁止有行人通过，并设置警示标志。拆卸过 程中应防止活柱镀层磕伤、碰伤。 3立柱的拆解部件检测检验判定 3. 1判定依据 1检修提供的相关图纸技术要求。 2GB 25974. 2－2010煤矿用液压支架第 2 部分 立柱和千斤顶技术条件 部分内容进行 相关试验检验要求。 3矿方提供的相关检验要求。 3. 2检验标准 以外缸筒为例 1目测缸筒外观不得有损坏，借助灯光检 查缸筒内表面有无锈蚀、拉伤等缺陷; 螺纹是否损 坏; 缸筒内表面有轻微擦伤、锈斑等，不影响密封 性能的前提下，可以用油石进行修整即可;有划 痕、凹坑损伤等，需用镀铁工艺修复。 2缸体不得有明显变形、磕碰的凹凸点、 可见裂纹及开焊现象。修复后密封配合面粗糙度、 缸口尺寸应满足要求。 3要求缸体外侧的连接块与阀板的配合表 面无锈斑及毛刺、进液口无锈蚀，接口无焊接渗漏 等缺陷; 缸体上腔接头座无变形，焊缝无渗漏等缺 陷; 缸体外侧的进回液管无变形和渗漏、焊缝不得 有渗漏等缺陷。 4中缸镀铬表面无起皮、起泡、脱落等缺 陷。 5缸体螺纹损伤不得超过螺纹高度的一半， 且损伤连续不得超过一周。 6各类型缸体不得出现影响使用的弯曲变 形，要求缸体内孔的圆度、圆柱度和直线度不超过 公称尺寸的 2‰和 0. 5‰。 采用同样的标准对活柱、活塞和导向套进行检 测检验判定。 4立柱的修复工艺 对检验检测的问题进行分类，然后针对不同情 况对各部件进行修复。 1用砂布轮 钢丝轮 、手提电钻打磨干净 75 牛艳奇 综放液压支架立柱大修工艺优化研究2015 年第 4 期 ChaoXing 缸筒与导向套配合的内表面及螺纹表面锈斑。用扁 铲、手砂轮或专用工具对螺纹部位出现局部轻微损 伤进行修整，修整后用导向套检验其装配性。螺纹 部位出现严重损伤，则采用机械加工方法进行修 复。 2用油石轮或手砂轮、砂布打磨干净缸筒 外侧与阀板配合连接块的表面棱角、毛刺及锈斑。 更换不能满足密封要求的连接块。保证新焊接的连 接块没有渗漏等缺陷。 3缸筒上腔进液接头座出现影响使用的变 形时必须进行更换，要保证接头焊缝质量。用手砂 轮打磨缸筒外侧的进液管漏液处氧化皮后，焊接修 补; 有严重碰伤、变形时，进行更换。修复工艺与 连接块焊接修复工艺相同，要保证焊缝质量不得有 渗漏等缺陷。 4活柱镀铬表面出现锈斑、起泡、碰伤、 拉伤等缺陷时，必须进行镀铬修复。镀铬面修复后 应按相关质量标准进行检验。 5活柱进液口密封面出现轻微锈蚀缺陷时， 用油石、砂布进行修整; 出现锈坑时，采用机械加 工的方法进行修复，修复后应满足密封性能。 6 如果检测到活柱弯曲变形，可用压力机进 行校直处理。注意在校直过程中应防止压断、压裂 等现象发生，不可把校直件做报废处理。 7对活塞、导向套等部件进行修复。 5立柱的总装工艺流程优化设计 1用煤油对活柱、活塞、外缸体、导向套 再次进行清洗。 2在组装工作台上分别组装导向套、活塞 的密封。在工作台上组装活柱上的密封组件。 3用专用工具吊外缸体到立式装缸机，将 缸底完全放入立柱装配坑内专用的工装内，并装夹 固定好。设计立式装缸机如图 3 所示。 4用毛刷给活柱密封部位涂沫乳化油，用 特制吊具将活柱吊放到缸体筒内，使其垂直落入缸 体筒内，启动装缸机下压装置，将活柱徐徐压入缸 体内。给导向套涂抹乳化油，并在螺纹段涂抹油 脂，然后将导向套放入外缸体内。 5装导向套工装使其与导向套吻合。启动 装缸机，使其旋转装置与工装完全配合，再启动旋 转装置。先逆时针旋转 1～2 周，然后顺时针旋转 安装，直到拧紧为止。将装缸机下压装置升至一定 高度，将导向套工装取下放到工装架上，组装完 成。 图 3立式装缸机 6立柱总装验收标准 立柱千斤顶的验收按照 GB 25974. 2－2010煤 矿用液压支架第 2 部分 立柱和千斤顶技术条件 进行相关试验检验，并参照下述规定。 6. 1灵活性试验规定［5 ］ 1分别测定伸、缩时，活塞腔与活塞杆腔 的最低启动压力，要求立柱在空载工况下逐渐升 压，立柱活塞腔启动压力均不得超过 3. 5MPa，立 柱活塞杆腔启动压力不得超过 7. 5MPa。 2空载行程试验时，立柱在空载工况下， 全行程往复动作 3 次，其速度不大于 200mm/min。 活塞杆伸缩长度符合设计要求，不允许有外渗漏、 涩滞、爬行等现象。 3实验时要求活塞杆无爬行、阻滞等现象， 能够自由平稳地伸缩，整个行程动作 3 次。 6. 2密封性能试验规定 1分别向立柱的各供液口供 2MPa 压力的乳 化液，使活塞杆伸出全行程的 1/3 和 2/3 的情况 下，停 止 供 液 后 保 压 2min，压 降 不 得 超 过 0. 5MPa，且立柱不得有压降、渗漏现象。 2立柱缩至最小高度，活塞杆腔分别用 1MPa，1. 1 倍泵站额定工作压力进行密封试验，保 压 5min，不得有压降、渗漏现象。 7结论 在大修 ZF6000/18/31 型放顶煤液压支架立柱 时，采用了上述介绍的工艺路线，尽可能地保证原 来的配合尺寸及原有的强度和刚度，恢复使用性 能。生产实践证明，该工艺流程科学合理，易操 作，提高了立柱维修的质量和效率。可参照此维修 工艺检修其他类型的双伸缩立柱和千斤顶。 下转 80 页 85 总第 125 期煤矿开采2015 年第 4 期 ChaoXing 图 11沿空巷道垂直位移等值线分布 5试验巷道应用效果 下区段 1202 工作面开采过程中，采用十字布 点法进行沿空巷道围岩表面位移量监测，根据监测 结果绘制位移变化曲线，如图 12 所示。从观测结 果来看，测点距 1202 工作面 55m 处，沿空巷道开 始显著变形，最终两帮收敛量达到 91mm，煤壁侧 帮变形达到 60mm，巷旁支护体侧向变形相对较 小，达到 30mm，顶板位移量达到 37mm。沿空巷 道位移变化量在允许范围内，巷道维护稳定。 图 12沿空巷道表面位移曲线 6结论 通过理论计算得到巷旁支护体支护强度及可缩 量 ， 确定巷旁支护体采用1. 5m厚混凝土墙。 巷旁 支护体顶部施加 0. 4m 厚柔性垫层;巷旁支护体侧 向施加预应力钢筋，预应力钢筋间排距 0. 6m，预 应力为 80kN。沿空巷道巷内支护采用高强度预应 力锚杆锚索支护系统，采用工程类比法进行巷内支 护参数设计，并进行巷道煤壁侧 W 型钢带以及贴 帮支设木支柱加强支护。 数值模拟结果表明巷旁支护体存在稳定承载 区，切顶阶段能够稳定承载，切顶效果良好，沿空 巷道支护效果良好。试验巷道现场实测表明下区段 1202 工作面开采过程中，沿空巷道顶底板及两帮 变形量在合理范围内，巷道维护稳定，完全沿空掘 巷方案可以应用到现场。 ［ 参考文献］ ［ 1］ 康红普 . 深部煤巷锚杆支护技术的研究与实践 ［J］ . 煤矿开 采，2008，13 1 1－5. ［ 2］ 侯朝炯，李学华 . 综放沿空掘巷围岩大、小结构的稳定性原 理 ［ J］ . 煤炭学报，2001，26 1 1－7. ［ 3］ 牟彬善，吴兰荪，刘现贵，等 . 沿空掘巷无煤柱开采技术实 践 ［ J］ . 煤矿开采，1999，4 2 17－19. ［ 4］ 郭相平，都海龙，王涛 . 孤岛工作面高应力区域沿空掘巷 强力支护技术 ［J］ . 煤矿开采，2013，18 4 69－73. ［ 5］ 李磊，柏建彪，王襄禹 . 综放沿空掘巷合理位置及控制技 术 ［ J］ . 煤炭学报，2012，37 9 1564－1569. ［ 6］ 柏建彪 . 沿空留巷巷旁支护技术的发展 ［J］ . 中国矿业大学 学报，2004，15 12 113－116. ［ 7］ 孔祥义，何团，李凯强 . 煤矿沿空掘巷巷旁支护体参数设 计 ［ J］ . 科技导报，2013，31 20 31－34. ［ 8］ 徐张保 . 沿空留巷技术在回采巷道中的应用 ［ J］ . 煤矿安全， 2006，8 2 39－41. ［ 9］ 李化敏 . 沿空留巷顶板岩层控制设计 ［J］ . 岩石力学与工程 学报，2010，4 7 25－29. ［ 10］ 郭育光，柏建彪，侯朝炯 . 沿空留巷巷旁充填体主要参数的 研究 ［J］ . 中国矿业大学学报，1992，1 2 77－83. ［责任编辑 姜鹏飞］ 檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶 上接 58 页 ［ 参考文献］ ［ 1］ 纪多香 . 浅谈综采液压支架大修工艺 ［J］ . 煤矿机电，2008 2 80－82. ［ 2］ 郝春玲 . 液压支架立柱检修工艺 ［J］ . 煤矿机械，2003，24 5 79－81. ［ 3］ 王国法 . 液压支架技术 ［M］ . 北京煤炭工业出版社， 1999. ［ 4］ 张辉 . 煤矿综采液压支架立柱检修工艺 ［J］ . 科技向导， 2011 18 192－193. ［ 5］ 雷天觉，等 . 液压工程手册 ［M］ . 北京机械工业出版社， 1994. ［ 6］ 黄磊 . 液压支架掩护梁可靠性工程方法研究 ［D］ . 太原 太原理工大学，2012. ［ 7］ 尚慧岭，樊晋予，赵恒，等 . 液压支架立柱缸体不锈钢镶 套修复 ［J］ . 煤矿机械，2010，31 11 183－185. ［ 8］ 宇汝文 . 液压支架立柱加长段拆卸拉力机的研制 ［J］ . 煤矿 机械，2005，26 8 87－88. ［ 9］ 刘文良，朱庆波，孙晓亮，等 . 一种推移千斤顶挡块结构的 研究设计 ［ J］ . 价值工程，2011，30 20 24. ［ 10］ 孙晓亮，朱庆波，张少秋，等 . 浅谈 ZY6400/12/24 型掩护 式液压支架研制［ J］ . 机械工程与自动化， 2010 6 170－171. ［ 11］ 薛鸿渐 . 综采液压支架立柱大修 ［J］ . 机械工程师，2005 7 151－152. ［ 12］ 张晓东 . 液压支架的维修技术浅析 ［J］ . 科技创新与应用， 2013 3 100.［责任编辑 徐亚军］ 08 总第 125 期煤矿开采2015 年第 4 期 ChaoXing