郭 兵

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦 ，山西 興縣 033602）

隨著國家科學(xué)技術(shù)的不斷前進，礦用設(shè)備也得到了長足進步，綜采設(shè)備在煤礦得到了廣泛應(yīng)用。電液控制支架作為綜采工作面的高端液壓支架，近些年來在高端支架市場上廣受歡迎[1]，并在神華集體，平煤集團、晉煤集團取得了良好的應(yīng)用效果。在煤礦的綜采工作面，液壓支架的電液控制是整個綜采工作實現(xiàn)自動化控制的關(guān)鍵所在[2]，液壓支架的電液控制技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了煤礦綜采工作面自動化控制，能有效降低煤礦井下工作人員的勞動強度，提高工作效率，改善工作條件，同時也能更好的促進安全生產(chǎn)?；诖耍P者對電液控制技術(shù)在綜采面液壓支架中使用進行分析，以期更好的促進電液控制技術(shù)的推廣使用。

1 電液控制系統(tǒng)原理

綜采工作面電液支架控制系統(tǒng)由電源、供液系統(tǒng)提供動能，通過鍵盤急停/閉鎖裝置發(fā)出運行控制指令，通過電磁鐵頂桿來對先導(dǎo)閥閥芯進行動作，進而控制主閥對液壓支架油缸進行開啟工作，從而控制液壓支架的工作狀態(tài)。在液壓支架工作期間，通過傳感器檢測液壓支架的工作狀態(tài)，各個部件之間銜接配合工作[3～4]。

2 現(xiàn)場應(yīng)用及系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 工作面概況

山西某礦21201工作面位于2水平中東部，工作面走向長度2875m，傾斜長度為210m，煤層傾角為 7～10°，平均 8°，煤層厚度在 2.2～3m，平均厚度2.5m，為該礦的首個采用電液控制支架綜采工作面，采用走向長壁式布置，全部垮落管理頂板，從今年1月份正式投入生產(chǎn)以來，累計推進進尺達到1260m，月平均原煤產(chǎn)量達到15萬t。

電液控制系統(tǒng)設(shè)備主要由智能乳化液泵站，電液控制系統(tǒng)，液壓支架及采煤機等構(gòu)成，具體型號及廠家見表1。

表1 21201工作面主要設(shè)備構(gòu)成及型號

2.2 電液控制系統(tǒng)構(gòu)成

在綜采工作面中，液壓支架電液控制系統(tǒng)起到遠程控制、監(jiān)控，遠程參數(shù)修改的作用[5]，設(shè)備主要包括井上地面的監(jiān)控中心、防爆交換機、井下防爆計算機、通信網(wǎng)絡(luò)及供電系統(tǒng)。液壓支架電液控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對液壓支架運行工作狀態(tài)的在線監(jiān)測、監(jiān)控、記錄，同時可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析和查閱的功能。電液控制系統(tǒng)由于具備RS485及SPI通信接口，可以與井下工作的主機進行通信數(shù)據(jù)的實時采集，并能對實時采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，為井下事故分析提供可借鑒的最新資料。井下中央控制裝置主要有井下中央控制器及支架控制器，支架控制器可以通過液壓閥組對井下支架運行狀態(tài)進行控制。

圖2 電液控制系統(tǒng)組成

單個液壓支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)運行如圖3所示，從圖中可以看出，單個液壓支架的控制系統(tǒng)是以支架液壓控制器為核心構(gòu)成的，上位機通過支架控制器接收壓力、行程、紅外、超聲波等傳感器信息，判斷支架工作狀態(tài)，做出相關(guān)指令后，通過向支架控制器傳輸指令控制液壓直接相關(guān)動作[6]。

圖3 單液壓控制系統(tǒng)框圖

3 支架配備電液控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

3.1 實現(xiàn)礦壓監(jiān)測預(yù)警

采用液壓控制系統(tǒng)后可以實現(xiàn)工作面回采過程中頂板壓力、支架工作阻力等礦山壓力變化情況的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、分析，有利于實現(xiàn)提高回采安全性、高產(chǎn)高效的目的。由于布滿工作面的液壓支架立柱上安設(shè)有壓力傳感器，井下獲取的支架壓力具有較高的實用價值，可以根據(jù)數(shù)據(jù)開展更有針對性的礦壓監(jiān)測和頂板災(zāi)害預(yù)防工作。

3.2 瓦斯事故預(yù)防

礦井瓦斯嚴重危險井下安全生產(chǎn)，利用液壓支架的電液控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對回采工作面瓦斯?jié)舛鹊娜采w監(jiān)測，特別是對采煤機回采割煤期間的瓦斯?jié)舛冗M行監(jiān)測，對瓦斯事故進行預(yù)警。

電液控制系統(tǒng)通過各種傳感器的布設(shè)可以方便的實現(xiàn)對工作面參數(shù)的監(jiān)測，通過在控制系統(tǒng)中安設(shè)相關(guān)傳感器可以監(jiān)測與瓦斯突出有關(guān)的煤體溫度、特定震動頻率，電磁輻射強度、根據(jù)相關(guān)指數(shù)變化情況及設(shè)定的瓦斯突出預(yù)警模型，實現(xiàn)對瓦斯突出的預(yù)警能力，預(yù)防事故的發(fā)生，減少事故造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。但是由于導(dǎo)致瓦斯突出是一個復(fù)雜的動力過程，其機理尚未清晰，同時瓦斯突出預(yù)警理論也不成熟，導(dǎo)致對瓦斯突出的預(yù)警難以做到普遍適用。

3.3 實現(xiàn)工作面自動找平

綜采工作面三直二平時保證回采工作高效安全進行的基礎(chǔ)，可以利用電液控制系統(tǒng)中的位移傳感器、應(yīng)力傳感器、超聲測距裝置、激光傳感器等參數(shù)信息，準確判斷出各個液壓支架之間的位置關(guān)系、液壓支架與刮板輸送機、煤壁之間的位置關(guān)系，通過中央控制系統(tǒng)進行分析，進而合理確定推溜、移架距離，從而實現(xiàn)液壓支架、刮板輸送機、煤壁三者之間的校準。工作面頂?shù)装逭移焦δ艿膶崿F(xiàn)得益于在電液控制系統(tǒng)中布設(shè)角度傳感器，原理與前者相似，但由于受到傳感器安設(shè)及監(jiān)測數(shù)據(jù)精度原因，工作面自動找平功能還不夠完善。

3.4 實現(xiàn)液壓支架、采煤機、刮板輸送機三機聯(lián)動

液壓支架、采煤機、刮板輸送機三機聯(lián)動功能的實現(xiàn)得益于液壓支架的自動控制功能。具體參數(shù)見表2。

表2 參數(shù)設(shè)定值

電液控制系統(tǒng)中的紅外傳感器探測到采煤機的具體位置，通過支架控制器將位置信息傳遞給井下中央控制器，中央控制器通過內(nèi)部處理程序結(jié)合紅外傳感器的位置信息，自行發(fā)出相關(guān)控制指令，支架控制器接收到指令后完成相關(guān)操作。例如：液壓支架在采煤機前后自行完成收護幫頂工作，在采煤機完成割煤工作后，液壓支架自動完成移架，推溜、噴霧降塵等工作。操作人員只需要在控制主機上完成相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，驗算無誤后，剩余的工作均可由計算機操控完成，實現(xiàn)液壓支架自動化工作，提升生產(chǎn)效率，減少工作面現(xiàn)場工作人員數(shù)量。但是由于端頭要割三角煤，在實際運用中端頭的20架支架上安設(shè)了自動屏蔽保護裝置，即端頭的20架支架不受中央控制機移架指令的控制，需要1名支架工進行拉架工作。

4 總結(jié)

綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)現(xiàn)階段是煤礦綜采工作面實現(xiàn)高產(chǎn)高效的重要手段，在礦業(yè)中的應(yīng)用也日趨廣泛，本文在分析電液控制系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，以山西某礦21201工作面為例對該綜采工作面主要配套設(shè)備、電液控制系統(tǒng)組成以及電液控制系統(tǒng)在實踐中應(yīng)用的優(yōu)勢進行了分析，以期更好的促進液壓支架電液控制系統(tǒng)在綜采工作面的應(yīng)用。