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礦綜采和高檔普采支護(hù)設(shè)備的所有液壓管路，基本由膠管(總成)和相關(guān)管路輔件組成，膠管規(guī)格型號(hào)多(A，B兩種型號(hào)系列，從4,10～筇1film不等)，使用量很大，膠管的故障表現(xiàn)形式也多，原因復(fù)雜。在工作面與巷道中，幾百米長(zhǎng)、裸露的高壓管路，任何故障均可能增加安全隱患;故障將直接導(dǎo)致工作面停機(jī)，影響生產(chǎn)效率，增加維修成本;另外，在惡劣的環(huán)境下更換膠管，必然污染系統(tǒng)，增加系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)的故障隱患，降低整個(gè)液壓系統(tǒng)的可靠性和效率，這是任何液壓系統(tǒng)關(guān)注的問(wèn)題。

分析高壓膠管總成在試驗(yàn)和使用過(guò)程中故障產(chǎn)生的原因、對(duì)安全和使用的影響，探索提高國(guó)產(chǎn)膠管質(zhì)量的技術(shù)途徑，意義重大。

膠管問(wèn)題形式及影響

膠管(總成)與接頭組件失效形式如表1。

事故現(xiàn)象 發(fā)生形式 危害性

U型卡折斷或脫落， 高壓膠管一頭甩出， 高壓介質(zhì)(乳化液)噴射、突發(fā)、危險(xiǎn)、傷人

接頭拔脫， 膠管一頭甩出， 高壓介質(zhì)(乳化液)噴射、突發(fā)、危險(xiǎn)、傷人

高壓膠管爆破， 碎物飛濺、高壓介質(zhì)(乳化液)噴射、突發(fā)、危險(xiǎn)、傷人

鼓包， 膠管失去強(qiáng)度， 高壓膠管爆裂前兆 危險(xiǎn)

外皮磨損， 裸露出鋼絲 危險(xiǎn)

針眼， 介質(zhì)成霧狀噴射 危險(xiǎn)

密封(密封圈老化破裂)失效、泄漏 危險(xiǎn)

高壓膠管布置不合理， 產(chǎn)生變形，影響液體(乳化液)流動(dòng);公稱尺寸偏差超標(biāo)，影響液體(乳化液)流動(dòng) 影響效率。

表1膠管(總成)和接頭組件失效形式及危害

與任何設(shè)備一樣，系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，消除故障所的時(shí)間、人力物力必然提高生產(chǎn)成本，降低效率。在煤礦生產(chǎn)工作面，膠管(總成)故障的影響還表現(xiàn)為以下幾方面：

(1)直接影響安全生產(chǎn)對(duì)于機(jī)械化采煤工

作面，影響安全生產(chǎn)的主要事故是設(shè)備運(yùn)行異常傷人事件，高壓膠管故障是安全隱患之一。一般工作面長(zhǎng)150～300m不等，高壓管路裸露，聯(lián)結(jié)環(huán)節(jié)多，工作環(huán)境惡劣，如果使用不當(dāng)必然會(huì)產(chǎn)生各種

損壞。表1列舉的故障很多都會(huì)直接對(duì)操作人員形成傷害，導(dǎo)致事故。部分膠管在正常情況下需要保持密封和超高壓(高于系統(tǒng)壓力)，以保證支架的支護(hù)效果，失效將降低這種支護(hù)效果，其影響是災(zāi)難性的。

(2)對(duì)液壓系統(tǒng)的影響膠管問(wèn)題對(duì)液壓系

統(tǒng)影響之一是降低系統(tǒng)效率。如何實(shí)現(xiàn)快速移架是高產(chǎn)高效機(jī)械化采煤近年來(lái)日益關(guān)注的問(wèn)題，解決這個(gè)問(wèn)題的手段之一是降低液壓系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的阻力損失，包括增大主要管路的通徑。不合格的膠管總成，往往出現(xiàn)尺寸、精度不符合規(guī)范要求，尤其是內(nèi)徑偏差較大，表面毛糙，降低液流有效通徑，增大阻力系數(shù)，阻力損失增大，影響流量，從而影響立柱、千斤頂動(dòng)作速度。

影響之二是系統(tǒng)污染增加，降低系統(tǒng)可靠性。膠管損壞，必然要更換，現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣，操作過(guò)程中很難保證污染物不進(jìn)入系統(tǒng)。根據(jù)分析，更換損壞液壓元件是系統(tǒng)污染的主要途徑之一，而污染又是系統(tǒng)，尤其是液壓閥類元件失效的關(guān)鍵因素，頻繁的拆換零件，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)可靠性，并且系統(tǒng)中的污染顆粒也會(huì)導(dǎo)致膠管使用壽命降低，如此，系統(tǒng)陷入惡性循環(huán)之中。

膠管對(duì)系統(tǒng)的影響是間接的、隱蔽的，但其嚴(yán)重程度不亞于對(duì)安全的直接影響，如系統(tǒng)可靠性降低，導(dǎo)致液壓元件失效，繼而影響支護(hù)效率，波及到安全生產(chǎn)。

2、原因分析

礦用高壓膠管總成及中間接頭組件失效原因歸納如下：

( 1 )液壓 ( 乳化液)系統(tǒng)壓力源采取三柱塞泵或五柱塞泵，額定壓力高、流量大、壓力脈動(dòng)量大，管路各元件容易疲勞損壞。尤其是主供液管路，長(zhǎng)時(shí)間在脈沖高壓狀態(tài)下工作，高壓膠管的薄弱環(huán)節(jié)，如密封圈、U型卡、高壓膠管接頭等處發(fā)生故障幾率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于支架內(nèi)部高壓膠管故障的發(fā)生頻率，因?yàn)楹笳吒邏耗z管只在支架動(dòng)作時(shí)才承受高壓，作用時(shí)間很短，產(chǎn)生故障的機(jī)理不同。

( 2 )乳化液介質(zhì)私度低、密度大、抗腐蝕性相對(duì)差，特別是不同礦區(qū)水質(zhì)酸堿度差別很大，使用中管理不嚴(yán)，井下乳化液往往達(dá)不到規(guī)定的油水比例，橡膠長(zhǎng)期處于這種介質(zhì)的浸泡中，必然會(huì)變質(zhì)、硬化、老化。

( 3 )由于井下設(shè)備的使用特點(diǎn)，介質(zhì)清潔度較低，介質(zhì)裹挾氣體較多，一方面極易發(fā)生氣蝕，氣蝕發(fā)生時(shí)，壓力峰值可超過(guò)1G P a ;另一方面，高速大流量乳化液裹挾著細(xì)小雜質(zhì)，沖擊管路內(nèi)表面和接頭組件，會(huì)犁出一道道溝痕，產(chǎn)生拉絲侵蝕。高壓膠管內(nèi)膠層的損壞加速了膠管編制鋼絲網(wǎng)的腐蝕，降低了高壓膠管的耐壓強(qiáng)度。壓力波對(duì)高壓膠管總成及接頭組件產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊作用，并導(dǎo)致高壓膠管總成及接頭組件危險(xiǎn)斷面的斷(破)裂。

( 4 )煤礦生產(chǎn)環(huán)境粉塵多、濕度大，水為弱堿性。振動(dòng)的管路與環(huán)境物體摩擦，使高壓膠管表層橡膠磨損，接頭組件表面防腐蝕層脫落，促進(jìn)了損壞進(jìn)程。

( 5 )生產(chǎn)高壓膠管總成和中間接頭組件的工廠多為中小企業(yè)，受技術(shù)，設(shè)備，資金等條件制約，有些甚至不按圖紙的工藝要求加工，高壓膠管總成及管路輔件達(dá)不到技術(shù)要求，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，強(qiáng)度低、壽命短、污染嚴(yán)重，為突發(fā)安全事故埋下隱患。

( 6 )設(shè)計(jì)布局不合理。在正常情況下，高壓膠管主要承受內(nèi)部壓力和一定 ( 彎曲)外力，不正確的布置方式，使高壓膠管長(zhǎng)期處于額外附加力 ( 拉力、扭轉(zhuǎn)力)的作用，降低了高壓膠管總成的使用壽命。

( 7 )失效管路元件超壽命使用。由于無(wú)法檢驗(yàn)和準(zhǔn)確判斷高壓膠管和管路元件是否失效或達(dá)到使用壽命，現(xiàn)場(chǎng)存在大量超壽命使用的元件 ( 按國(guó)外有關(guān)規(guī)定，高壓膠管出廠后2年有效) ，這些高壓膠管往往容易在使用過(guò)程中失效，導(dǎo)致故障率增加。

3、解決辦法

分析表明，高壓膠管問(wèn)題的原因是多方面的，這些原因和導(dǎo)致的后果又互為因果，在實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際使用中很難加以區(qū)分。高壓膠管失效可以歸納為2個(gè)方面因素的作用：質(zhì)量問(wèn)題和系統(tǒng)因素。系統(tǒng)因素是由系統(tǒng)構(gòu)成決定，其影響短期內(nèi)難以改進(jìn)。質(zhì)量問(wèn)題具有明顯人為因素的特征，是可以控制和改進(jìn)的，因此可以認(rèn)為，消除高壓膠管故障的關(guān)鍵是加強(qiáng)高壓膠管總成在制造、設(shè)計(jì)和使用各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。

(1)膠管的損壞是由自身的質(zhì)量引起，原因很清楚，直接后果很明了，也很嚴(yán)重(影響安全、導(dǎo)致污染等)。縱觀膠管生產(chǎn)現(xiàn)狀，質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)該最終歸結(jié)為生產(chǎn)技術(shù)管理這個(gè)環(huán)節(jié)，包括在加工、檢驗(yàn)、包裝運(yùn)輸?shù)确矫妫鼓z管出廠各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品質(zhì)量就能上一個(gè)臺(tái)階。因此，改進(jìn)企業(yè)管理，可以立竿見(jiàn)影，明顯降低工作面膠管故障率。

管故障率。

(2)加強(qiáng)膠管基礎(chǔ)技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)更高性能的膠管總成產(chǎn)品，如提高大管徑的性能指標(biāo)。在實(shí)際使用過(guò)程中，主管路膠管故障頻率要高于支架內(nèi)部膠管，分析其原因，支架內(nèi)膠管只有支架動(dòng)作時(shí)才承受負(fù)荷作用，而支架架間膠管則時(shí)刻處于高壓狀態(tài)，其受力狀況隨支架移動(dòng)也在變化，兩者工況條件是不一樣的，提高主供液管路性能可以降低整個(gè)工作面膠管的故障率，效果明顯。

我國(guó)膠管基礎(chǔ)技術(shù)，包括橡膠材料、接頭參數(shù)與國(guó)外相比不盡相同，其結(jié)果是我國(guó)膠管總成較國(guó)際先進(jìn)水平相比有一定差距。我國(guó)橡膠材料相對(duì)較軟，耐磨性能差，壽命低?；A(chǔ)技術(shù)的影響是長(zhǎng)期的，需要進(jìn)行系統(tǒng)的研究。加強(qiáng)膠管應(yīng)用技術(shù)的研究，完善使用規(guī)范。膠管故障也涉及到設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)研究，為膠管的科學(xué)使用推出一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以減少甚至消除故障。

(3 )選擇合適的高壓膠管總成，并加強(qiáng)高壓膠管出廠檢驗(yàn)，高壓膠管總成的質(zhì)量包含在生產(chǎn)、加工、檢驗(yàn)、包裝運(yùn)輸?shù)雀鞣矫妫獓?yán)格檢驗(yàn)使高壓膠管出廠各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，確保高壓膠管正常使用。

(4 )加強(qiáng)高壓膠管在儲(chǔ)存過(guò)程中的管理，先進(jìn)先出，同時(shí)儲(chǔ)存中注意高壓膠管避免拖拽、腐蝕、熱源等破壞外膠層，避免重物擠壓破壞鋼絲骨架，避免堆積過(guò)高(不超過(guò)3米)，影響下方高壓膠管鋼絲骨架層。

(5)高壓膠管總成在安裝使用中，遵照正確的安裝方法，裝配角度，確保膠管發(fā)揮正常壽命，并控制介質(zhì)(乳化液)質(zhì)量，避免對(duì)高壓膠管造成意外腐蝕和損傷。

(6)對(duì)使用中的高壓膠管總成質(zhì)量定期檢測(cè)，及時(shí)更換達(dá)到使用壽命的高壓膠管總成，避免事故和計(jì)劃外工時(shí)損失。