综采工作面采煤机液压支架存在的问题和优化
摘要：由于矿井底地质条件复杂、工作环境恶劣，对矿井综采工作过程中液压支架支护情况的检测精度低，不能准确对托架的支撑状态作出评估和调节，造成矿井综采工作过程中经常和液压支架发生片帮异常，为井底的煤矿综采工作质量、效率以及作业安全留下了很大的隐患。所以，必须要对液压支架的支护情况做出识别和调度，使得煤矿综采作业的稳定性高、风险小。
关键词：综采工作面；采煤机；液压支架体系；问题；优化
引言：煤矿在中国具有很长的应用史，对中国的经济社会发展与建设提供了重大贡献。中国煤矿行业怎么满足新形势下企业、社会发展需求，已经成为了当前亟需解决的问题。为提高煤矿资源效率，推动煤矿行业的开发，煤矿企业需要加强煤矿采制管理工作，对采煤机液压支架的问题进行及时的优化，以提升煤矿生产质量与效率。本文就煤矿液压支架的故障进行分析，并对此提出有效的优化方案，以便企业能够积极采取多种有效途径对煤矿液压支架设备进行加工和改进，促进企业经济效益最大化。
一、煤矿液压支架故障分析
（一）底座故障问题
底座是与矿井液压支架底板直接接触的主要支撑力，而支撑部分是整个支架中受力较为复杂的部分。也因为它在制造过程中，需要集中承受顶梁自身的扭转应力和其他外力影响，因此很容易产生断裂，表现为球窝破裂、主要构件折断。底座问题产生的根源除受力因素以外，和生产过程中的人员保养管理等都有相当的联系，由于煤矿的工作环境比较严酷，又时常遭受大风暴雨等的外界原因影响，也提高了液压支架底座的老化速率，也因此给底座问题的出现留下了隐患。
（二）液压元件故障问题
液压元件在煤矿液压支架中，承担着联接各种主要工作零部件的关键作用，也经常是生产中技术人员着重研究与使用的部分。首先，胶管接头。由于挡圈和接口之间的不配套或者胶管接头存在损坏、老化等问题，从而造成了液压支架系统在运行过程中产生问题，从而阻碍了煤炭生产作业的正常进行。因此针对此情况，需要及时更换存在问题的胶管接头，同时做好对胶管接头的日常检测和保养，以防止出现损坏、起泡等问题。其次，液压操纵控制器[1]。由于煤炭生产过程中，出现了簧片质量不合格、钢珠不密实等问题，且液压器
上液压装置密封不良，污物容易流入液压缸，最终导致液压元件出现问题。
（三）立柱故障问题
立柱在矿井液压支架工作中起支撑和调节作用，具有较高的抗压、抗弯强度和密封特性，是矿井液压支架的重要组成部分。如果立柱出现问题，首先要排查进出液管路是否有堵塞情况，并进行及时疏通以提高立柱对顶部和支撑的保护作用。其次，查看液压元件有无发生漏液问题，操作人员应尽快加以维护与处理，确保液压元件和立柱的正常工作。再次，对中缸和外缸都要加以检测，避免其发生锈蚀、扭曲等问题，降低整个功能的密闭度。最后，在液压支架的施工过程中，作业人员要注意不可以同时进行多个操作，不然会造成短时电流的不足，从而引起立柱故障。
二、综采工作面采煤机液压支架的优化设计
（一）优化采煤机液压支架参数化设计
现代化综采工作面参数采煤机液压支架的基本设计往往与液压支架的基本选型相结合，综合考虑相关类别，结合相关的支护角度和围岩适应性，在分类中的相关选型采煤工作面顶
板，合理选用具体框架。现代化液压支架选型的应用过程则需要结合骨架结构形式、模型应用过程、联系实际参数设置，结合装配关系，充分体现液压支架结构关系。装配相关信息的表达，结合静态基本骨架形式，以及运动骨架模式的使用。而静态骨架则是在结合产品零件特性的情况下，通常关注骨架模型的分析和相对运动的应用。至于运动骨架，就是结合零件的基本构成，逐渐形成小骨架的图案，拼装整个产品的骨架，从而充分实现相对运动。
产品的基本设计流程，结合骨架的基本形式，实现支架的优化设计。在零件形状的应用阶段，需要反映周边零件的结构，确定运动空间[2]。结合静态骨架部件，通过对后续连续杆机构的优化，实现运动模拟过程，确定运动骨架的基本模态，实现相对运动模式。运动骨架的应用，在小骨架零件的基础上，合理编辑零件，应用周边零件，正确确定零件的形状，并采用动静骨架形式，结合套组的释放形式，做好骨架效能。在以静态骨架为基础的零件外形设计中，骨架的基本模式和骨架的静态运动要结合起承载信息，调整骨架的最高和最低位置，确定连杆的形状，根据运动情况确定斜梁中盖板基础形状。参数化设计、骨架基本模型分析，做好科学合理的布局，进而实现参数的优化设计。
在支架布局分析过程中，结合骨架的基本模型参数，参数控制布局的基本形态控制过程，结合相应的骨架模型应用，直接得到支架纵向结构的几何关系，调整支架横向空间位置的有效性。控制参数的实际模式，需要控制定义参数的有效性，结合实际操作逐步完成布局和骨架基础操作。要修改版图参数的有效性，需要及时控制骨架模型数据的修改过程，逐步完成参数化设计的目的。
（二）优化采煤机液压支架结构的辅助设计
在设计过程中，要结合多种设计方案的选择过程与设计材料和工艺的基本情况，对设计问题进行合理的分析，做好基本部件设计过程的标准化控制。液压支架辅助的设计过程。一个结构件的设计过程，要做好基础设计，在整体骨架实际设计过程，直接描述外形结构，并结合部件尺寸的线路情况，做好有效连接。设计者应结合三维模型，控制结构细节并结合骨架的基本分析，实现对位置关系以及二级骨架的正确合理分析。设计步骤的分析过程则需要结合多种方案的设计，形成不同的设计结果。一级骨架的设计在设计过程中要更加注重不同二级骨架的设计，通过确定前连杆接头的位置和肋板的位置，做好桥架位置分析，做好三维结构的合理设计。结构件的一些中间件相互位置的约束过程，结合焊接逐渐
形成[3]。实际优化过程应结合焊接工艺特点，设计流程控制过程中，注意型钢焊接的有效规划，结构物理尺寸的确定，注意加筋板的设置，结合具有结构强度的基本要求，并使不同零件的结构设计、构件模型有序建立，实现设计流程基础二级骨架模型的统一设计，需要结合基础流程添加新零件，合理设计零件，做好基础模型的制作。
（三）优化液压支架有限元
优化设计过程，结合求解约束的基本条件来确定箱型结构的大小，再这一过程中，结合状态变量的形式，注意三维模型的导入，以及结构静力学分析过程的基础，往往是设定目标函数，进行最大等效应力分析的过程，按照总质量分析的过程，进入模块并确定一些变量变化的范围。在程序自动变化的过程中，通过结合几种局部形式找到最优解。
结语
总而言之，随着煤炭工业的快速发展，液压支架的设计和制造水平有了很大的提高，但仍然存在很多问题。矿井液压支架和采煤机的配合使用,将有利于煤矿行业综合机械化的进行。它可以更有效地克服在机械性采掘过程中落后的顶板管理技术和采掘工作设备之间的
问题，为了降低液压支架故障发生率，有必要对液压支架系统进行优化设计，以此来提高液压支架的使用寿命，通过以上对液压支架系统常见故障的分析和优化设计，希望可以为同行业提供有价值的参考。
参考文献：
[1]张磊. 采煤工作面液压支架的技术优化及应用[J]. 机械管理开发,2021,36(10):174-175.
[2]宋晓辉,李杰. 煤矿液压支架故障及处理策略[J]. 山东工业技术,2019,(06):104.
[3]张靖媛. 煤矿液压支架故障原因与优化措施[J]. 科技风,2015,(14):130.
