掩護式液壓支架平衡千斤頂損壞原因探討
技術交流
作者：劉偉
摘要：通過對損壞原因進行分類，探討二柱掩護式液壓支架平衡千斤頂及其連接耳座損壞的各種因素，並提出改進措施。
關鍵詞：掩護式支架；平衡千斤頂；損壞原因；防損措施
中圖分類號：TD350 文獻標識碼：A 文章編號：1009—2374（2012）24—0073—03
二柱掩護式液壓支架因其結構簡單、操作方便、升降速度快、支護效率高、穩定性好以及對不穩定頂板的自適應強等特點，是目前國內在高工作阻力、大采高液壓支架中最為廣泛采用的架型。平衡千斤頂是掩護支撐式液壓支架的關鍵部件之一。它主要是通過活塞杆的伸縮來調節頂梁與掩護梁的角度，以適應頂板的地質變化，從而達到頂梁的有效接頂。但在實際使用過程中，平衡千斤頂或其連接耳座均有不同程度的損壞現象。不僅掩護式支架平衡千斤頂失去了其特有的作用，而且直接影響了井下正常生產和礦工的安全。
平衡千斤頂耳座的損壞多是由於在綜采過程中，平衡千斤頂活塞杆的伸出長度過多或過少時，頂板下沉來壓，造成平衡千斤頂安全閥卸載，活塞杆全部伸出或縮回，致使平衡千斤頂由原來的液壓連接變成剛性連接。此時，平衡千斤頂的受力會急劇增大，而原來按液壓連接設計的平衡千斤頂結構就很難承受剛性連接所產生的載荷，從而使平衡千斤頂的活塞杆被迫從缸體拔出或者平衡千斤頂的上下連接耳座被壓壞斷裂。
淮南礦業集團潘二礦12125工作麵安裝ZY5000/8.5/17液壓支架96架，於2008年7月份出現平衡千斤頂活塞杆銷孔被拉斷的情況，平衡千斤頂損壞數量30多根，影響工作麵正常生產將近1周時間。由此可以看出，平衡千斤頂及其耳座的損壞對煤礦生產影響很大。
二柱掩護式液壓支架平衡千斤頂及其連接耳座的損壞是多種原因綜合作用的結果。根據平衡千斤頂及其連接耳座實際損壞的狀況及理論分析的結果，可將其損壞的原因歸納為內部因素、外部因素和人為因素三大類，現結合現場情況具體分析損壞原因如下：
1 內部因素
1.1 平衡千斤頂定位尺寸設計不合理
支架頂梁與掩護梁間的極限夾角過大或過小，頂梁允許的抬頭或低頭角很小，會使得平衡千斤頂的伸和縮沒有太大的柔性空間，容易造成剛性連接。掩護式支架頂梁與掩護梁間的夾角必須滿足頂梁自由擺動角度的要求。否則必然導致平衡千斤頂變成剛性杆，由此形成比平衡千斤頂額定工作阻力還要大得多的拉力（壓力），最終使平衡千斤頂及其連接耳座發生損壞。
1.2 平衡千斤頂活塞杆製造強度與剛度不足，質量差
從潘二礦平衡千斤頂損壞情況來看，幾乎所有損壞的平衡千斤頂都是從活塞杆銷孔處斷裂。平衡千斤頂活塞杆質量差也是很重要的原因。
1.3 配合處產生的附加內力
平衡千斤頂與耳座間配合過緊，造成平衡千斤頂受附加內力作用。在正常情況下，平衡千斤頂通常隻受單向拉（壓）力作用，設計時也是按平衡千斤頂僅受單向拉（壓）力來確定活塞杆等結構件的尺寸與強度。當平衡千斤頂與其連接耳座的鉸點處於過盈配合狀態時，一旦頂梁受偏載作用，平衡千斤頂活塞杆和耳座分別受附加的扭轉和彎曲內力作用，這樣，原來按單方向拉（壓）力設計的活塞杆及耳座的強度就不能滿足要求，最終導致平衡千斤頂活塞杆被拉（壓）斷或耳座被拉（壓）壞。
2 外部因素
2.1 頂梁與掩護梁鉸點處受外載荷作用
當鉸接點受到外載荷的壓力較大時，平衡千斤頂所受到的拉力會隨支架工作高度的增加而增大，並最終造成最大拉力遠遠超過最大額定拉力。在頂梁與掩護梁不加設機械限位裝置的前提下，當支架處於上述受力狀態時，任何二柱掩護式支架僅靠平衡千斤頂都不可能保持支架的正常工作狀態，其結果隻能是損壞平衡千斤頂或其連接耳座。
2.2 掩護梁受較大載荷
掩護梁所受載荷過大時，造成掩護梁與頂梁的角度增大，致使平衡千斤頂的實際受力超出其正常工作阻力範圍，最終造成平衡千斤頂或其連接耳座的損壞。
2.3 工作麵地質條件
工作麵地質條件發生變化造成頂板冒空，當支架處於頂板前端冒空、後端冒空、頂梁過台階、頂梁未接頂或高射炮等工況下工作時，都將導致平衡千斤頂或其連接耳座承受巨大的拉力，並最終損壞。根據損壞支架工作麵頂板條件、頂梁與掩護梁間夾角狀況以及平衡千斤頂受力變化的分析，偽頂或直接頂的冒空使支架頂梁抬頭或低頭有了空間，從而可進一步擴大頂梁與掩護梁間的夾角。老頂的活動迫使支架頂梁和掩護梁承受載荷力增大以及偏向運動，造成合力作用點處在平衡千斤頂受壓工作區，導致平衡千斤頂上腔長時間開啟。最終導致平衡千斤頂及其連接耳座發生損壞。