煤礦綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用

[摘 要]本文主要介紹了綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)的工作原理、組成、功能特點(diǎn)及應(yīng)用的效果等。

[關(guān)鍵詞]電液控制 原理 組成 功能特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TD354 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）06-0394-01

液壓支架是煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面的支護(hù)設(shè)備，隨著電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，支架由原來的手動(dòng)操作逐漸改進(jìn)為電液自動(dòng)控制，大大加快了工作面的移架速度，改善了工作面頂板的支護(hù)狀況，實(shí)現(xiàn)了回采工作面的自動(dòng)化，成為煤炭開采技術(shù)的一次重大革新。

一、設(shè)備應(yīng)用環(huán)境概述

山西凌志達(dá)煤業(yè)有限公司現(xiàn)開采15#煤層，布置了15101綜采工作面，工作面175米，順槽1650米，煤層傾角2°～6°，厚度4.22m。煤層直接頂板為泥巖或K2石灰?guī)r，老頂為K2灰?guī)r，底板為泥巖或含黃鐵礦泥巖，含0～4層夾矸，多為泥巖、粘土巖，采煤機(jī)截深為0.8m。

15101綜采工作面原煤采、運(yùn)流程是：采煤機(jī)→工作面刮板輸送機(jī)→轉(zhuǎn)載機(jī)→順槽膠帶輸送機(jī)→上倉膠帶輸送機(jī)→煤倉→主井膠帶輸送機(jī)→篩分車間→選煤廠。

二、電液控制系統(tǒng)組成

綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)主要由控制器，電液換向閥組，電磁閥驅(qū)動(dòng)器，隔離耦合器，壓力傳感器，行程傳感器，紅外線接收器，井下主機(jī)等組成。

三、支架電液控制系統(tǒng)配置

山西凌志達(dá)煤業(yè)有限公司15101綜采工作面安裝有液壓支架103架，采用電液控制系統(tǒng)，主進(jìn)液管DN25，主回液管DN25。

1、每一支架內(nèi)的單元系統(tǒng)以一臺(tái)支架控制器為核心，包括作為控制器外圍設(shè)備的三個(gè)傳感器： 行程傳感器， 壓力傳感器， 紅外線接收器和一套電液主控閥組。

2、綜采工作面上每12個(gè)控制器為一個(gè)組，通過一個(gè)電源箱分兩路供電，每路為6個(gè)控制器供電，組與組之間需接入一個(gè)隔離耦合器。

3、所有支架控制器通過干線電纜互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)中配套網(wǎng)絡(luò)終端器、總線提升器裝置。

四、電液控制系統(tǒng)原理

1、雙向鄰架控制系統(tǒng)

綜采工作面每一支架都配有架控箱，操作者通過支架架控箱選擇鄰架控制方式，然后根據(jù)指令發(fā)出相應(yīng)控制命令（即給出電信號(hào)），使鄰架上對(duì)應(yīng)的電磁鐵動(dòng)作，讓電信號(hào)轉(zhuǎn)化為液壓信號(hào)，主控閥開啟，向支架液壓缸供液，實(shí)現(xiàn)鄰架相應(yīng)的動(dòng)作，支架工作狀態(tài)由位移傳感器和壓力傳感器反饋回架控箱，架控箱再根據(jù)傳感器反饋信號(hào)來決定支架的下一個(gè)動(dòng)作。

2、 雙向成組控制系統(tǒng)

將工作面的支架編為若干組，在本組內(nèi)首架上由操作人員按動(dòng)架控箱的啟動(dòng)鍵，發(fā)出一個(gè)指令，鄰架就按預(yù)定程序動(dòng)作，移架完成后自動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)給下一架控箱，下一架開始動(dòng)作，依此類推，實(shí)現(xiàn)組內(nèi)支架的自動(dòng)控制。

3、 全工作面自動(dòng)控制系統(tǒng)

功能完善的電液控制系統(tǒng)設(shè)有主控制臺(tái)，紅外線裝置，能實(shí)現(xiàn)支架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)的全工作面自動(dòng)化控制，其原理為：每一支架上的架控箱均與主控制臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)支架紅外線接受裝置收到采煤機(jī)紅外線發(fā)射器發(fā)出的位置信號(hào)后，反饋給主控制臺(tái)，主控制臺(tái)根據(jù)反饋信號(hào)發(fā)出指令，使相應(yīng)的支架動(dòng)作。

五、電液控制系統(tǒng)主要功能

1、單個(gè)支架動(dòng)作的非自動(dòng)控制

在任意一個(gè)支架上操作，可選本架相隔的左邊或右邊的某一個(gè)單架，進(jìn)行單架單動(dòng)作手動(dòng)操作。

2、單個(gè)支架動(dòng)作的降柱—移架—升柱（含輔助功能）自動(dòng)順序聯(lián)動(dòng)

控制器系統(tǒng)的程序具備實(shí)現(xiàn)單個(gè)支架自動(dòng)順序控制功能：降柱—移架—升柱（抬底、側(cè)互幫、平衡協(xié)調(diào)等）；每個(gè)單動(dòng)作的進(jìn)程、銜接、協(xié)調(diào)均以設(shè)置的參數(shù)或傳感器實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)。

3、成組自動(dòng)控制

系統(tǒng)的程序具備實(shí)現(xiàn)成組自動(dòng)控制功能：自動(dòng)降—移—升（抬底、側(cè)護(hù)幫、平衡協(xié)調(diào)等）；推溜、拉溜。單架支架的“降、移、升”循環(huán)時(shí)間小于 10s，4 架一個(gè)循環(huán)的推進(jìn)時(shí)間約15s。具備以工作面的任何一個(gè)支架為操作架，向左或向右連續(xù)相鄰的若干個(gè)支架為一組、執(zhí)行支架的某一單動(dòng)作或聯(lián)合動(dòng)作。

4、以采煤機(jī)位置為依據(jù)的支架自動(dòng)跟機(jī)控制

系統(tǒng)根據(jù)采煤機(jī)位置的信息自動(dòng)發(fā)出命令、控制相應(yīng)的支架控制器完成自動(dòng)跟機(jī)運(yùn)行：跟機(jī)降柱、抬底、移架、升柱、調(diào)平衡、護(hù)幫板、推溜。

5、支柱在工作中發(fā)生卸載時(shí)的自動(dòng)補(bǔ)壓功能

支柱在支撐中如因某種原因發(fā)生壓力降落，當(dāng)壓力降至某一設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行升柱，補(bǔ)壓到規(guī)定壓力，并可執(zhí)行多次，保證支護(hù)質(zhì)量。

6、閉鎖、緊急停止功能

工作面某處支架動(dòng)作時(shí)可操作支架控制器上的閉鎖鍵將本支架閉鎖，同時(shí)在軟件作用下還將左右鄰架也閉鎖；當(dāng)工作面發(fā)生可能危及安全生產(chǎn)的緊急情況，按壓任意一支架控制器的急停按鍵，全工作面支架自動(dòng)動(dòng)作立即停止。

7、信息功能

控制器系統(tǒng)具備以下幾類信息功能：支架動(dòng)作的警示聲光信號(hào)、控制過程和狀態(tài)信息、支架工況信息、設(shè)置的控制參數(shù)信息、故障和錯(cuò)誤信息、在線診斷及一些系統(tǒng)本身的狀態(tài)信息。

8、數(shù)據(jù)傳輸

支架本身信息通過井上下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)上傳到地面，并在井上下計(jì)算機(jī)上顯示，接入礦井自動(dòng)化系統(tǒng)；能實(shí)現(xiàn)在順槽主控計(jì)算機(jī)或地面調(diào)度指揮中心對(duì)綜采設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

六、電液控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

液壓支架電液控制系統(tǒng)是微電子計(jì)算機(jī)和液壓控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品，它和手動(dòng)控制系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程程序控制。操作人員可以根據(jù)采煤機(jī)的割煤方向選擇最佳的位置，避免了操作人員的傷亡事故，同時(shí)也降低了粉塵對(duì)身體的危害。

2、大幅度提高了支架的推移速度。

3、保證液壓支架額定初撐力。電液控制系統(tǒng)可以通過壓力傳感器反饋信號(hào)或通過延長控制電磁先導(dǎo)閥的供電時(shí)間來實(shí)現(xiàn)支架初撐力自保，保證額定初撐力，減少了立柱的增阻所需時(shí)間，提高了支護(hù)率，而且全工作面支架初撐力均勻一致，改善了頂板的管理。

4、采用電液控制系統(tǒng)，在移架過程中，易于實(shí)現(xiàn)帶壓移架，減少了工作面頂板對(duì)液壓支架產(chǎn)生頻繁的沖擊載荷，保護(hù)頂板圍巖的穩(wěn)定，延長液壓支架的使用壽命。

5、移架步距準(zhǔn)確，切頂線整齊，改善了支護(hù)效果，改善了刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的工況。

6、電液控制系統(tǒng)可與采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)配合聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化綜采工作面。支架與采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)可以傳輸?shù)巾槻壑骺嘏_(tái)和地面調(diào)度中心，便于實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井的自動(dòng)化管理。

七、電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果、效益分析

液壓支架電液控制系統(tǒng)在我公司獲得了成功應(yīng)用，簡化了推溜、移架工藝，縮短了工作面每刀的推進(jìn)速度，保證了推移過程的安全可靠性，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，工作面產(chǎn)量成倍增長，滿足了工作面高進(jìn)度、快推進(jìn)的需求，提升了綜采工作面的開采工藝水平，經(jīng)濟(jì)效益和安全效益顯著。

參考文獻(xiàn)

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作者：趙建軍 山西凌志達(dá)煤業(yè)有限公司機(jī)電科主任工程師、副科長，職稱：工程師 正致力于煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化的研究