液压支架铰接轴拆解修理工艺的优化研究_白雪.pdf

1422023 年第 2 期液压支架铰接轴拆解修理工艺的优化研究白 雪（山东能源枣矿集团七五煤业公司，山东 济宁 277600）摘 要 针对七五煤业公司液压支架锈蚀铰接轴的非正常维修拆解工艺问题较多，拆解成功率和完好率都较低等问题，对液压支架铰接轴拆解修理工艺进行了优化改进。应用效果表明：工艺优化后大幅度提高了铰接轴拆解工作效率和铰接轴的复用率，大幅度降低了工人的劳动强度，社会安全经济效益显著。关键词 液压支架；铰接轴；拆解修理中图分类号 TD355+.47 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.02.050Study and Optimization of Disassembly and Repair Technology of Hinged Shaft of Hydraulic SupportBai Xue(Shandong Energy Zaozhuang Mining Group,Qiwu Coal Industry Co.,Ltd.,Shandong Jining 277600)Abstract:In view of the many problems in the abnormal maintenance and disassembly process of the corroded hinged shaft of hydraulic support in the Qiwu Coal Industry Company,such as the low success rate and intact rate of disassembly,the disassembly and repair process of hydraulic support hinged shaft is optimized and improved.The application results show that after process optimization,the disassembly efficiency and reuse rate of articulated shaft are greatly improved,the labor intensity of workers is greatly reduced,and the social safety and economic benefits are remarkable.Key words:hydraulic support;articulated shaft;disassembly and repair收稿日期 2022-07-15作者简介 白雪（1988），女，山东济宁人，2011 年毕业于兖州矿区职工大学机电一体化专业，大专，助理工程师，现从事煤矿机械设备维修工作。白 雪：液压支架铰接轴拆解修理工艺的优化研究白 雪：液压支架铰接轴拆解修理工艺的优化研究1 工程概况山东能源枣矿集团七五煤业公司大量液压支架需要进行维修，维修作业中必须要对液压支架各结构件联接处的铰接轴进行拆解，但从维修现场可知，由于液压支架主体结构件铰接轴发生锈蚀等问题导致铰接轴拆解困难，之前常用的氧-乙炔切割等铰接轴非正常拆解工艺其拆解成功率和完好率都较低，同时作业过程中工作劳动强度大。锈蚀铰接轴的拆解维修工艺成为影响液压支架维修效率的关键工序，因此必须优化铰接轴拆解修理工艺，提高维修效率，降低生产成本。2 铰接轴拆解修理工艺问题及原因分析七五煤业公司液压支架主体结构件铰接轴拆解成功率和完好率都较低，问题主要在于锈蚀铰接轴的拆解修理工艺等不合理，主要表现在以下方面：（1）铰接轴锈蚀问题严重，拆解困难。液压支架铰接轴与铰接孔配合处位置轴与孔之间的位置常被煤泥充填，在潮湿酸性环境当中铰接轴出现锈蚀现象，后期无法拆解。（2）铰接轴正常维修拆解工艺无法进行拆解。正常拆解工艺：剔掉限位方销螺栓联接铰接轴螺纹孔采用撬杠将铰接轴拆下。七五煤业公司需维修的液压支架中有 60%左右的铰接轴可采用该工艺拆解铰接轴，但还有 40%左右的需维修液压支架铰接轴无法正常拆解。（3）非正常维修拆解工艺问题分析。锈蚀铰接轴主要采用氧-乙炔切割法拆解，作业时对铰接轴侧护板、顶梁、底座等结构件进行局部熔化切除，进而实现对铰接轴的拆解。七五煤业公司该非正常维修拆解工艺的应用主要存在以下问题：拆解过程容易对铰接轴产生破坏，造成铰接轴报废无法再使用；该拆解过程需要切割掉铰接轴周边侧护板、顶1432023 年第 2 期白 雪：液压支架铰接轴拆解修理工艺的优化研究白 雪：液压支架铰接轴拆解修理工艺的优化研究梁、掩护梁、底座等结构件，修复费用较高。（4）铰接轴维修拆解成本较高。七五煤业公司非正常拆解、损坏性拆解比例较高，铰接轴及侧护板、顶梁、掩护梁、底座等结构件的采购成本较高，工作人员劳动强度大，液压支架维修成本高，企业生产成本大幅度提高。3 铰接轴修理拆解工艺优化改进方案设计七五煤业公司对于液压支架铰接轴的修理拆解工艺，特别是对于正常维修拆解工艺之外遇到的拆解问题，进行了修理拆解工艺的优化改进1-6。3.1 除锈辅助材料的应用在正常维修拆解工艺中，可增加喷涂除锈辅助材料工序。铰接轴锈蚀较轻的，铰接轴正常维修拆解工艺，在剔掉限位方销工序后，可以增加喷涂松动剂、松锈液、柴油工序，可以对铰接轴进行浸润作业，对于锈蚀较轻的铰接轴可实现正常维修拆解。3.2 撞锤式铰接轴拆除装置的设计与应用 针对锈蚀情况中等或较轻的铰接轴，设计了一种撞锤式铰接轴拆除装置，结构如图 1 所示，主要包括起吊环、支撑销、辅助固定块、主导杆、滑动撞锤模块、限位固定块等部件。1.起吊环；2.支撑销；3.紧固螺栓；4.螺栓固定块；5.辅助固定块；6.主导杆；7.滑动撞锤模块；8.限位固定块图 1 撞锤式铰接轴拆除装置结构示意图该撞锤式铰接轴拆除装置工作方式如图 2，具体方案为：（1）铰接轴维修拆除作业时，采用辅助工具、设备与该拆除装置起吊环部件配合使用，可将该拆除装置吊起；（2）将拆除装置紧固螺栓与铰接轴螺纹孔拧紧，螺母一端与螺栓固定块进行焊接；（3）工人分别站在装置滑动撞锤模块两侧，用绳索与支撑销连接后拖动绳索，使滑动撞锤模块向辅助固定块方向拉动，撞击在限位固定块上，作用力传递至铰接轴上；（4）多次反复撞击作用，可以实现对铰接轴的有效拆解。图 2 撞锤式铰接轴拆除装置工作方式图撞锤式铰接轴拆除装置整体结果简单，制作材料便捷，因为可以实施多次反复撞击作用，能对部分难拆铰接轴进行拆解，可以大幅度降低拆解时间，提高拆解效率。撞锤式铰接轴拆除装置的缺点：需要多名作业人员参加，作业人员劳动强度大；仅能对锈蚀情况中等或较轻的铰接轴进行拆解，锈蚀严重的铰接轴仍然无法进行拆解；锈蚀铰接轴拆解成功率不是很高。3.3 液压立式铰接轴拆除装置的设计与应用针对锈蚀情况严重的铰接轴，设计了一种液压立式铰接轴拆除装置，可以对铰接轴进行辅助拆解，其结构如图 3，主要包括联轴块、可调顶撑丝杠、推拉千斤顶、上耳座、上套管、伸缩千斤顶、下套管、阀座板、操纵阀架、下耳座、下平台等部件。1.联轴块；2.串接块；3.销轴；4.六角形螺母；5.可调顶撑丝杠；6.推拉千斤顶；7.上平台；8.上耳座；9.上套管；10.伸缩千斤顶；11.下套管；12.双向锁；13.阀底板；14.操纵阀组；15.操纵阀架；16.下耳座；17.下平台图 3 液压立式铰接轴拆除装置结构示意图该液压立式铰接轴拆除装置工作原理如图 4。第一步：将装置移动至液压支架处，调整方向使联轴块与铰接轴呈横向垂直状态；第二步：操作操纵阀组调整装置伸缩千斤顶高度，使联轴块与铰接轴高度一致；第三步：操作操纵阀组调整装置推拉千斤顶至行程最大位置；第四步：将联轴块与待拆铰接轴焊接固定；第五步：对装置可调顶撑丝杠长度进行调整，直至可调顶撑丝杠端部与待拆液压支架结构件表面接触牢固；第六步：操作操纵阀组将推拉千斤顶的活塞杆收回，进而可以形成拉力将铰接轴拔出。1.联轴块；2.铰接轴；3.操纵阀组；4.伸缩千斤顶；5.可调顶撑丝杠；6.推拉千斤顶；7.串接块；8.液压支架图 4 液压立式铰接轴拆除装置工作原理示意图（下转第 152 页）1522023 年第 2 期分析上述测温孔计算的冻土发展速度，群孔冻结条件下，如测 1 布置在外圈孔和中圈孔之间，测2 布置在内圈孔和防孔之间，冻土发展速度 1620 mm/d，冻土发展速度正常；但测 3、测 4 显示的外圈孔向外冻土发展速度则较为缓慢，特别是在350500 m 段中冻土向外发展速度仅 810 mm。这一方面验证了本工程中新近系膨胀性粘土地层冻结施工难度大，也说明了采取多圈孔冻结方案的科学性。2.4.2 表土段外壁施工信息化监测在东副立井外壁实施过程中，在 160665 m 段埋设了 9 层传感器，开展了冻结壁和外层井壁的温度、混凝土应变、钢筋应力、冻结压力等监测，进行了预测预报，获取了全面、充分、真实的井壁受力、变形等监测信息，为东副井井筒安全、高质量施工提供了重要的决策依据。2.5 高标号混凝土管控技术2.5.1 原材料选择中国矿业大学与建设单位在井筒投标前对井筒施工期间所需用的原材进行了试配，出具了研究报告。材料进场后必须经建设、监理、施工单位三家共同验收合格后方可卸车，再经实验室检测合格后方可用于工程实体。C60 及以上混凝土采用邹平地区的玄武岩、沂南的中粗砂进行施工，确保了井筒施工质量。2.5.2 施工过程控制严格执行验收制度，井壁开挖、钢筋绑扎、模板组校、混凝土搅拌等每一道工序经自检合格后报建设、监理单位进行验收，验收合格后方可进行下一道工序的施工。混凝土浇筑时，随时对混凝土塌落度进行抽检，塌落度控制在 200 mm 以内，并按规范要求现场留取混凝土试块。试块拆模后放入标准恒温养护箱进行养护，28 d 后送实验室进行试压，强度均符合设计要求。施工期间又分别对 C70、CF80 高标号混凝土 3 d、7 d 的强度进行了试压检测，均达到了设计值规范要求。3 结语该项目系统全面地对超深冻结立井井筒快速施工关键技术进行了研究，形成深厚冻结冲积层立井井筒施工关键技术成果、958 m 国内最深冻结井筒施工、高标号高性能钢纤维混凝土施工技术标准、一套适合于千米冻结立井井筒的信息化施工技术。该项目的完成可加快井筒施工速度，缩短施工工期，保证施工质量。（上接第 143 页）3.4 加强技术技能培训七五煤业公司组织液压支架维修工进行液压支架维修技术的理论与实操培训，提高维修作业人员的技术和技能；组织液压支架维修工参与到撞锤式铰接轴拆除装置、液压立式铰接轴拆除装置等项目的设计与开发中来，提高维修人员使用新设备的熟练程度，可有效提高液压支架铰接轴的拆解效率和拆解质量，确保铰接轴的复用率。4 应用效果分析从 2021 年 7 月开始，七五煤业公司完成液压支架铰接轴拆解修理工艺的优化研究，并同时将铰接轴拆解修理工艺投入到实践当中。优化后的铰接轴拆解修理工艺应用至今已有一年之久，应用效果理想，主要表现在以下方面：（1）大幅度提高了铰接轴拆解工作效率。优化后的铰接轴拆解修理工艺针对锈蚀铰接轴设计了新的装置、工装，能有效地提高锈蚀铰接轴的拆解效率。之前对于锈蚀铰接轴的拆除，1 根铰接轴需要 2 人配合，在 2 h 时间内采用“正常拆解+融化切割结构件”完成拆解；优化工艺后对于锈蚀铰接轴的拆解，1 根铰接轴 2 人配合仅仅只需要 15 min即能完成铰接轴的拆解。对比优化之前，工艺优化后铰接轴拆解工作效率提升约 8 倍。（2）大幅度降低了工人的劳动强度。之前，对于锈蚀铰接轴的拆除需要有切割、重复调整位置等工序，工人劳动强度大；优化工艺后对于锈蚀铰接轴的拆解主要采用装置进行拆解，机械化程度高，工人劳动强度大幅度降低。（3）大幅度提高了铰接轴复用率。工艺优化后铰接轴拆解完好率大幅度提高，铰接轴拆解后对表面处理后可继续使用。铰接轴的复用率提高，需购买的新件数量降低，提质增效效果显著。【参考文献】1 韩红心，彭帅.矿用液压支架铰接轴拆解修理工（下转第 156 页）1562023 年第 2 期3 韩斌.可伸缩带式输送机自移机尾装置结构及液压系统的设计J.机械管理开发，2020，35（02）：102-103.4 宋小俊.掘进机跟机电缆自移装置分析及应用 J.定后急剧增加再急剧减少，160 m 附近出现变形拐点；在皮带巷中，随距离增加，两帮及顶底板持续变形，变形速度先慢后快。3.3 超前支护支柱荷载规律分析由图 4 看出，各个测站的负荷变动情形基本相似。从超前钻孔单体液压支撑在图 4 测站曲线中变化可以看出，距工作面 30 m 支撑负荷开始变化，到距工作面 27.5 m 开始支撑负荷明显减少；测站柱负荷变动曲线自距工作面 56 m 内开始，柱负荷就开始变动，至距工作面 28 m 以内变动最明显，至距工作面 12 m 支柱负荷明显减少。经过对超前性巷道围岩变化和支柱荷载观测分析，顺槽的各项监测结果均和变形监测结果完全一致，表明前二者的监测结果都是客观可靠的。综合以上几种结果的实际情况，将超前支护的支承压力数值及其影响范围分不同区域列出，具体见表 2。表 2 超前支承压力影响范围分区分区范围/m最大值/m剧烈区约 3030明显区306060影响区约 80804 结论（1）4303 孤岛工作面直接顶初次垮落步距均为 5.9 m，老顶初始来压步距均为 26.2 m。在整个观测阶段总共经过了七次周期来压，平均周期来压步距为 17.8 m。（2）孤岛条件回采中，距工作面 60 m 处巷道围岩将开始产生变形，在 30 m 以内其变形速率明显加快，在距工作面 18 m 左右巷道围岩移近速度加快。（3）根据巷道围岩变形情况与单体支柱载荷受力检测结果，工作面的超前支撑受压影响区域约在工作眼前方 90 m，超前支撑受压影响明显区域约为60 m，最严重区域则在工作眼前方30 m区域内，据此可以确定类似条件下巷道的超前支护范围应该大于 30 m。【参考文献】1 姜福兴，王同旭，汪华君，等.四面采空“孤岛”综放采场矿压控制的研究与实践 J.岩土工程学报，2005（09）：1101-1104.2 李梅东，卢建建，臧云涛.三软复合顶煤层高应力区煤巷支护形式研究 J.山东煤炭科技，2018（09）：13-14+17.3 王方田，屠世浩，窦凤金，等.综放沿空巷道失稳机理及护巷模拟研究 J.能源技术与管理，2008（03）：18-19+70.4 曹树刚，邹德均，白燕杰，等.“三软”薄煤层群沿空留巷区段上行式开采研究 J.采矿与安全工程学报，2012，29（03）：322-327.5 王权，屠世浩，袁永，等.孤岛综放工作面合理护巷煤柱尺寸确定J.煤矿安全，2014，45（01）：36-39.6 朱广安，窦林名，刘阳，等.深埋复杂不规则孤岛工作面冲击地压机制研究 J.采矿与安全工程学报，2016，33（04）：630-635.7 杨逾，孙艺丹，张国赟.动载下巷道围岩微震响应特征及支护研究 J.中国安全生产科学技术，2020，16（06）：73-79.艺研究 J.煤矿机械，2022，43（03）：93-95.2 王成霞.液压支架带注油润滑结构销轴的技术研究与应用 J.中国设备工程，2020（19）：21-22.3 王建国.高端液压支架立柱千斤顶的维修及试压试验改进 J.机电工程技术，2020，49（03）：212-213+223.（上接第 152 页）4 张昌明.液压支架铰接孔检修工艺的延伸及应用J.内蒙古煤炭经济，2017（21）：34-35.5 常延辛，李鹏，张兴辉.液压支架铰接轴限位块优化设计 J.煤矿机械，2016，37（05）：10-11.6 杜嘉.液压支架铰接销轴装销器的研制 J.机械工程师，2016（05）：229-230.（上接第 145 页）机械管理开发，2019，34（02）：67-68.5 张世敏.EBZ-160 综掘机电缆自移装置的研究和应用 J.山东煤炭科技，2017（09）：127-128.6 李业学.耙装机自移装置设计与改造 J.山东煤炭科技，2017（01）：126-127.