掩护式支架损坏原因的初步分析

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摘 要：掩护式支架因其结构简单、操作方法较为方便等优点，已成为在大采高液压支架和高工作阻力条件下最广泛使用的架型。本文通过对掩护式支架的损坏方式以及原因进行分类，并探讨造成其损坏的因素，给出相应的改进措施。

关键词：掩护式支架；损坏原因；平衡千斤顶

掩护式支架是综合机械化采煤设备的一种，可以使得综合机械化采煤的工作面迅速增加，使得煤炭产量大幅度增加，进而提高煤炭产业的经济效益。目前，掩护式支架按照支架的质量来得到角度来分类，可分为轻型液压支架和重型液压支架；从支架的使用用途上进行分类，则又可分为端头液压支架以及中间液压支架。分类的方式不一，所以从掩护式支架发展现状的角度来分析，掩护式支架已经发展到了非常完备的支架体系结构。但是在实际的使用过程中，受各界因素影响，使得掩护式支架上的平衡千斤顶以及相应的顶梁以及其相连的耳座，极易受到损坏。以下对掩护式支架的损坏原因进行相应的分析。

一、内部因素

首先是平衡千斤顶的尺寸参数设计不合理。例如支架顶梁和掩护梁之间的极限夹角不在正常范围内，过大或者过小，导致顶梁的抬头或低头角不在允许的范围内，进而使得平衡千斤顶的伸缩空间从柔性空间转为刚性空间，造成了刚性连接，使得掩护式支架间的拉力远远大于平衡千斤顶的额定的工作阻力，最后结果是平衡千斤顶以及其相连的耳座间发生连接损坏。

其次是平衡千斤顶的活塞制造刚度以及强度有欠缺，质量没有达到保证。由平衡千斤顶活塞的强度校验计算以及强度实验分析可以看到，平衡千斤顶的活塞杆的销孔处是最易导致断裂的地方。再加上千斤顶的耳座所传递的挡板厚度较小，使得刚度不足，实际使用中极易发生明显的扭动变形，进而导致断裂。

再次原因则是平衡千斤顶与耳座间的配合过于紧密，导致平衡千斤顶会受到附加内力的作用。但是在设计之初的时候，也是正常情况下，平衡千斤顶一般只受到单向的拉力或者压力的作用，设计时的相应参数，例如活塞、耳座部件的尺寸和强度，就会，没有考虑过饱和时候的状态。在过盈配合状态条件下，顶梁一旦受到偏载作用，则耳座和千斤顶的活塞杆就会受到自身无法承受的扭转力和弯曲内力的作用。在这种状况下，原有的设计强度和刚度就无法满足要求，平衡千斤顶的附加扭矩和附加弯矩就会增加，最终的结果是平衡千斤顶的活塞杆被拉断或者压断，耳座也会被拉断或者压断。

二、外部因素

外部因素有很多方面，首先是平衡千斤顶的顶梁端点受载过重。当掩护式支架的外载荷作用在顶梁端点和掩护梁的绞点处时，如果去维持定量平衡，则所需的平衡千斤顶拉力会随着支架工作的高度增加而指数式增加，使得平衡千斤顶的最大拉力远远超过了其最大的额定拉力。在这种情况下，若没有顶梁和掩护梁之间的机械限位装置，则掩护式支架不能保证正常的工作状态，进而导致损坏平衡千斤顶以及相连的耳座。

其次是掩护梁受载过盈的问题。掩护梁的受载过大会导致掩护梁和顶梁的角度增加，使得平衡千斤顶的称重超过其正常的额定负载，也使得工作阻力过载，导致掩护式支架的损坏。

再次的外部因素则是围岩地质条件的差异。工作过程中的地质条件发生变化时，会导致出现顶板前端冒空、顶梁过台阶、顶梁未接顶、顶梁位于高射炮极限支护状态或者顶板后端冒空等等平衡千斤顶失效的工作状况。这种工作状况下，顶端的活动使得支架顶梁在受重条件下发生转动，导致顶梁合力作用点易发生受压，结果是平衡千斤顶的上腔开启时间过长，使得掩护式支架以及其连接耳座发生损坏。

三、人为因素

支架工正确的操作方式不会对平衡千斤顶以及其相连的耳座造成损坏的结果，而操作不当则会引发一系列问题。操作平衡千斤顶的正确方式是使得顶梁和被撑顶板始终保持充分接触并保持平行，使得支架的支撑效果最好，不出现高射炮或者屋脊的形状。

在实际的操作过程中，支架工可能会发生以下操作不当。

（1）过多操作平衡千斤顶。对于稳定性比较好的顶板，只需要保持支架顶板的煤层层顶和支架顶梁严密接触，而不必过多操作平衡千斤顶。

（2）活塞腔和活塞杆腔供液不明。在操作过程中，当顶板属于老顶或者悬顶过大的情况下，不能给活塞腔供液，但是要给活塞杆腔供液。

（3）活塞杆的伸出量控制不灵活。在支架需要降柱之前，不能在直接顶厚的碎顶板时，先给千斤顶活塞杆腔供液，以防端面会过早的松动。

（4）平衡千斤顶达到最大行程时，不可以继续增大拉力，容易导致平衡千斤顶呈刚性结构，造成应力过大而将掩护梁拉断或者拉弯。

人为的实际操作问题是可以在规范操作的过程中，进行避免的。例如在工作面推进时，如果煤层下方突然出现断层或者断面，那么向下推进过断层之前，要彻底的向下，加大工作面的支撑高度以及工作面的采高，而在过了断层之后，则需要降低支架的高度，始终避免支架成屋脊或者高射炮形状。

从现场的工作情况来看，掩护式支架损坏原因是多方面同时造成的。既有掩护式支架本身的原因，也有外界环境和人为操作不当的原因。内部原因为平衡千斤顶的尺寸等参数设计不合理，以及活塞杆和耳座连接质量差的因素；外部原因为平衡千斤顶的顶梁端点受载过重、掩护梁受载过盈的问题，以及围岩地质条件的差异。人为因素则是平衡千斤顶操作不当以及多种工作条件状况下考虑不周的问题。

通过对掩护式支架损坏原因的初步分析可以看出，为了避免损坏，可以从以下方面对掩护式支架进行改进并且充分做好防治损坏的措施。从设计参数的角度来看，可以为平衡千斤顶的定位尺寸进行一些优化设计以及相应的裕量，提高平衡千斤顶的活塞杆的刚度和强度，以及耳座的焊接质量，多采用机械式的限位装置，来限制支架顶梁和掩护梁之间的极限夹角。而从人为操作角度来讲，应为支架工多提供相应的操作培训，并加快工作面的推进，来减缓造成顶板压力的负面作用。尤其是在劳动组织方面，减小长期的推进不足而带来的掩护式支架死架，造成平衡式千斤顶的损坏的状况。

参考文献

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