液壓支架電液控制系統在薄煤開采中的應用

　　摘 要：本文從薄煤層開采中必要性和存在的問題出發，在詳細闡述了電液控制系統的工作原理同時，指出了在薄煤層開采中使用液壓支架電液控制系統所具有的技術優勢和重要意義。
　　關鍵詞：薄煤開采 液壓支架 電液控制
　　中圖分類號：TD355.4文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0080-01
　　我國煤層賦存條件比較復雜，分布地域遼闊，經過多年開采，不少礦井中厚煤層已近枯竭，因而發展薄煤層機械化開采，尤其是實現工作面自動化開采，對于充分開發利用煤炭資源，避免資源浪費，延長礦井開采年限和實現高效開采都具有十分重要的意義。
　　1 薄煤層開采中存在的問題
　　我國薄煤層開采主要采用長壁采煤法，但由于開采煤層厚度小，與中厚及厚煤層相比，主要有以下問題。
　　（1）采高低，工作條件差，設備及人員移動困難。
　　（2）配套設備可靠性低，穩定性差。
　　（3）煤層厚度變化、斷層等地質構造對薄煤層綜采工作面的影響比較大。
　　（4）工作面自動化程度低，手動控制系統，移架速度慢、效率低。
　　（5）薄煤層長壁機械化采煤工作面的投入產出比高，經濟效益不如開采厚及中厚煤層工作面。
　　2 國內外液壓支架的發展趨勢
　　主要有以下幾個方面。
　　（1）多樣性。（2）輕型化。（3）高壓化。（4）材料強化。（5）自動化。（6）智能化。（7）標準化。
　　3 液壓支架操控系統的分類
　　目前液壓支架的操作系統可分為三類：第一類為手動臨架操作，可選用國內的元件和膠管，在質量上成熟，技術上穩定可靠，價格也較低，但是管路系統復雜，過架膠管多，占用空間大，影響支架高度，妨礙行人，操作閥操作所需用力也較大。第二類為液壓先導操作，選用液壓先導閥，采用多芯管制造，制造精度高，質量不易保證，造價高，使用維護難度大。第三類為電液控制操作，選用電液操作，可實現工作面支架成組、單架程序控制、自動化控制、按鍵操作等。
　　4 電液控制系統的原理
　　電液控制系統的核心是，通過電液閥將過去人工控制的操作變為由計算機程序控制的電子信號操作。液壓支架不同位置的傳感器像整套系統的感覺器官一樣將工作環境和不同狀態的信號傳輸給系統的中樞神經（通常稱為支架控制器），系統將根據不同的工作狀態和工藝的要求，執行事先為不同操作所編制好的程序對電液閥發出控制信號，達到對工作面設備進行控制的目的。
　　電液控制系統包含電控和液壓控制兩部分。液壓部分就是支架的液壓回路中的新型電液閥組。原來的手動操縱閥被電液控制閥組中的大流量主控閥取代，主控閥由電液閥組中小流量的電磁先導閥控制。小功率的電磁先導閥的介入實現了電子控制系統對液壓主系統的控制。
　　電液控制系統的電控部分是一個集成多層次的嵌入式計算機控制系統，也可以說是多機多級的網絡控制系統，每一個單元、每一個層次都有其獨立的功能，承擔應有的任務。配置層次越高功能更多更強，因此系統是可以進行擴展的。
　　系統的最低層（最基本單元）是每一個支架上的控制小系統（支架控制單元），它以一臺支架控制器（一臺微型的嵌入式計算機）為核心，完整的包含了作為自動控制裝置必備的兩個環節：檢測環節（傳感器）和執行環節（由電磁先導閥和液控換向閥組成的電液閥組）。支架控制器裝有軟件，內嵌操作系統，應用程序，通過人機操作界面的操作按鍵發出命令，主要任務是執行本架的全部動作以及工況數據的采集，這是支架控制單元的獨立功能。如果要求電液控制能夠具備更加方便靈活的操作、自動化控制、進行可靠的安全保障以及眾多支架間進的協調配合關聯動作等先進的功能，只有將所有支架控制器互聯成為一個通信網絡系統，利用總線技術實現控制器間的數據通信，充分發揮計算機控制的優勢、嵌入式操作系統進行各項任務的管理和實時調度，使控制器互聯后在本架控制基礎上實現了鄰架控制、成組自動控制、全線緊急停止、自動補壓功能、網絡和電路的實時檢測狀態以及故障信息顯示等主要功能。
　　在全工作面支架控制器互聯的基礎上，在工作面順槽巷道中設立井下主控計算機并與工作面支架控制器網絡聯接，可以并行的作為上一級控制機。主控計算機運行自己的軟件，它匯集并存儲來自工作面支架控制器采集和傳來的數據和參數，隨時顯示這些數據參數，監視支架的工況和動作狀態；主控計算機也可設置和輸入控制參數，發出控制命令；它可與采煤機位置檢測裝置協調配合實現采煤機位置檢測及以采煤機運行位置為依據的支架自動控制；還可以承擔工作面區域內的其他檢測任務，并具備向更上一級或其他計算機連接通信的接口和能力。
　　支架電液控制系統的最高層次是設置地面監控站（計算機），它與井下主控計算機通過本安型光纖網交換機聯接通信，互傳數據信息，從而在地面可監視工作面支架的狀況、存儲信息資料、參與支架的控制。
　　5 液壓支架電液控制系統的優越性
　　（1）它可以將液壓支架的降架、拉架、升架等動作由原來的人工手動操作改為程序化控制，能夠與高效采煤機相匹配加快工作面推進速度，顯著提高采煤工作面的生產效率。
　　（2）可以實現跟機自動化作業、降低工人的勞動強度；改善工人的勞動條件、減少工作面的操作人員，改變煤礦生產落后、危險的社會形象。
　　（3）可以解決特殊地質條件和困難生產條件下的生產工藝問題，例如在薄煤層工作面人員無法在工作面內操作的條件下，可以實現無人化工作面。
　　（4）可實現多架同時推輸送機并可定量推進，可以保護工作面輸送機的平直性，實現工作面的平直推移。
　　（5）易于實現帶壓移架，可以對于保護頂板的穩定性和防止冒頂事故非常有利。
　　（6）具有自動補壓功能，可以較好地控制支架的初撐力，顯著地改善支護效果和工作面管理水平。
　　（7）電液控制取代手動液壓控制將減少人工控制的隨意性和不準確性，提高操作控制質量。
　　6 結語
　　液壓支架電液控制系統是將計算機技術、網絡技術、檢測技術和液壓技術相結合，根據生產需要而控制液壓支架自動動作的自動控制系統。隨著液壓支架的自動化控制技術在不斷得到應用和推廣，它實現了煤礦生產的高效、安全和煤礦工人勞動環境及勞動條件的改變，給煤礦帶來的經濟效益和深刻變革也會愈加明顯；它也是煤礦開采邁向無人綜采工作面的重要一步。這也將對礦山的可持續發展及真正意義上的解放生產力，具有重要的現實和指導意義。
　　參考文獻
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