综放工作面液压支架自动控制技术_姜春才

综放工作面液压支架自动控制技术

姜春才

(兖矿集团东滩矿, 山东邹城市 273513)

摘 要:介绍了综放液压支架自动控制的方法,以P M C-R 支架控制系统的应用为例,总

结了综采放顶煤液压支架自动控制技术的原理及其控制方式,阐述了自动化放顶煤的技术途径,分析证明了综采(放)工作面实现自动化,在技术上是可行的,经济上是合理的。关键词:综采放顶煤;液压支架;自动控制技术;自动化放顶煤

液压支架自动控制是实现工作面自动化控制的前提。目前我国采煤液压支架均为手动控制,劳动强度大,移架速度慢,不能有效地维护顶板安全,也影响了工作面的快速推进,与高效采煤机快速推进极不协调。采用支架自动控制系统,必将极大地提高煤炭生产自动化程度,降低工人的劳动强度,提高劳动生产率,提高作业环境的安全性。本文结合德国DBT 公司的P MC -R 支架控制系统的应用,简要阐述了液压支架自动控制的原理及其控制方式。

1 自动控制系统原理

液压支架自动控制原理见图1,这是正在使用的德国DBT 公司P M C-R

支架的控制系统。

图1 液压自动控制系统

在该系统中,中央控制装置是整个控制系统的中心,布置在工作面顺槽中,其中储存能够满足多种不同工作面条件要求的支架控制程序(P M 4程序库),程序采用便于开发维护的 C 语言编写。它发出相应的控制指令,使支架实现各种不同的动作循环,包括自动循环,成组动作,成组推溜,以及由采煤

机位置进行的动作控制。采煤机位置由红外线或串行接口装置进行控制,根据采煤机发出的位置信号,向采煤机前后有关支架分别发出不同的控制指令,从而完成整个工作面支架的自动控制过程。该控制系统中,每台液压支架都安装了一台支架控制器SCU,其内部安装了工作面生产应用程序,并由各个独立的本地逻辑控制单元构成一个完整的系统网络,可使系统同时控制多种生产作业进程。由于每台控制器都可访问邻架的工作数据,当系统发生故障时,可以快速、方便地确定故障所在。P MC -R 服务器做为中央控制装置与工作面控制器间的联络界面,形成了一条由上顺槽到下顺槽或路径反之的 信息管道 ,流经的信息可以显示在工作面任何一台支架控制器上,系统依靠安装在下顺槽的可视化数据显示控制器USU (安装有井下-地面数据通讯软件包),将上述数据传递到地面生产监控中心(中央调度室),对井下生产形势进行实时分析、趋势预测或对生产设备进行故障诊断。

支架控制器SCU 是一个基于计算机的16位/32位微处理器,是电液控制的核心部分,它被安装在由不锈钢整体冲压制成的外壳中,在最恶劣的环境中,可有效地保护控制装置。每台USU 最多挂接8台外围传感器,这些传感器通过可靠的4芯管套电缆SKK24型接头插接在铜插接板上,并用U 型销

固定。典型的传感器有:压力传感器;位移传感器;测角器;外置急停按钮;接近开关等。

2 液压支架自动控制方式

(1)分组控制方式。这是一种自动化水平较低的控制方式,根据操作者的可见范围,把工作面支架分成若干个支架组,用控制按钮对本组支架进行双

ISS N 1671-2900CN 43-1347/TD 采矿技术 第8卷 第3期M i n i ng T echno logy ,V o.l 8,N o .3

2008年5月

M ay .2008

向顺序控制,实现组内支架的升、降、推、移和其它辅助动作。支架分组方式,可根据具体情况灵活划分,支架组的起始支架和终止支架可以任意选择,操作者可以在组内任一支架处进行双向控制,实现对支架的远程按钮控制,避免了跟机手动控制的弊端。

(2)成组支架自动程序控制方式。其分组原则与第一种控制方式基本相同,由于这是一种自动程序控制方式,并带有较完备的监控装置,它利用信号的反馈作用,对支架组进行自动程序控制。

(3)全工作面的自动控制。利用采煤机的工作位置来控制相应支架自动实现不同的顺序动作。采煤机位置由红外线或串行接口装置进行控制。它根据采煤机发出的位置信号,向采煤机前后有关支架分别发出不同的控制指令,从而完成整个工作面支架的自动控制过程。采煤机、支架、工作面输送机、转载机、胶带输送机组成一个联动系统。采煤机发出的位置信号通过附近支架上的控制箱传送到中央控制台,中央控制台对信号进行分析判断后,向相关的支架发出控制指令,使位于采煤机后面相关位置内的若干支架进行推溜、移架、放顶煤等工作,而位于采煤机前面相关位置内的若干支架则进行收护帮板工作。

(4)综采放顶煤自动化控制技术。综放工艺有多种方式:放煤步距有一刀一放、两刀一放、三刀一放3种,放煤方式有单轮顺序、双轮顺序、单轮间隔、双轮间隔、单轮顺序折返补放等多种方式。通过现场实测研究分析,确定了在煤机截深0.6m装备条件下,两刀一放单轮顺序放煤或单轮顺序折返放煤为最佳综放生产工艺方式,和煤机截深0.8m装备条件下,一采一放单轮顺序放煤为最佳综放工艺方式。

3 结 论

综采(放)工作面自动化技术,在我国虽刚起步,但已取得了可喜的成绩。兖州矿区建成了兴隆庄年产600万t自动化工作面和东滩矿年产600万t自动化综放工作面,研究和完善了设备状态监测、设备故障诊断、支架压力、信息采集分析及工作面通讯、设备控制等系统的监测与控制及信息处理,并首次将电液控制系统应用到综放工作面,实现了以采煤机位置自动控制完成移架、推溜、放煤、拉溜等回采工序,大大提高了工作面自动化水平和设备的可靠性。实践证明,综采(放)工作面实现自动化,在技术上是可行的,经济上是合理的,必将促进我国煤炭开采技术的进一步提高,推动我国煤炭生产向安全、优质、高效方向迈进。

(收稿日期:2008-01-08)

作者简介:姜春才,男,山东海阳市人,采矿工程师,主要从事综机设备的安装与调试管理工作,Em ai:l ji angchunca i1961@ 。

(上接第69页)

(3)支架工作阻力的利用率。上部和下部较小,中部基本上符合要求。这说明支架工作阻力利用率比较低。工作面顶煤比较破碎,漏顶空顶比较严重,另外由于放煤的影响,使综放支架的后放空顶,使后柱的支架工作阻力在放煤期间利用率极小,从而影响整个支架的利用率。解决办法就是加强工作面的顶煤管理。采用顶煤预注水及在出现片帮、漏顶时采用架走向木棚进行支护。

(4)工作阻力。从整体上看,整个工作面的初撑力、末阻力、加权工作阻力有70%左右的循环分别达到其额定功率的20%~60%。可见,支架的工作阻力频率分布合理,运转特性良好,适应近距离煤层联合综放开采的地质与开采技术条件。

(5)该工作面支架前柱阻力小于后柱所占的百分率比较大,具有明显的反常现象。这说明工作面在生产期间,顶煤回收率低,存在顶煤放不下来的现象,造成后柱压力过大。产生上述反常现象的原因是多方面的,主要与采放比、放煤步距、放煤方式、放煤顺序、放煤时间、采高控制、现场操作等有关。

参考文献:

[1]张顶立,王悦汉.含夹矸顶煤破碎特点分析[J].中国矿业大

学学报,2000,29(2):160.

[2]王家臣,闫宝金,等.难采煤层的综放技术研究[A].99厚煤

层现代开采技术研讨会论文集[C].北京:煤炭工业出版社,

1999:47~50.

[3]富 强,吴 健.顶煤较薄煤层综放开采放煤工艺研究[J].

矿山压力与顶板管理,2000,(3):2.

[4]钱鸣高,刘听成.矿山压力及其控制[M].北京:煤炭工业出版

社,1991:301~307.

[5]陈海波,等.夹矸厚煤层综放矿压规律研究[J].矿山压力与

顶板管理,2005,(8):113~117.

(收稿日期:2007-12-18)

作者简介:王 哲(1972-)男,安徽淮南人,在读研究生,现从事矿山压力与岩层控制的研究工作,Ema i:l w angzheyou. x i ang@163.co m。

117

姜春才: 综放工作面液压支架自动控制技术