PM31支架在官地礦智能化綜采中的應用

鄭文賢

（山西焦煤西山煤電 官地礦，太原 030022）

采煤機械是指采煤工作面所有設備的總稱。綜合機械化采煤是指回采工作面的破煤、裝煤、運煤、支護及采空區處理等基本工序全部實現機械化，簡稱綜采。普采與綜采的本質區別，準確講是在支護方面。普采支護主要是用支柱，綜采支護主要是用液壓支架。液壓支架的智能化自動化是綜采工作面定性的關鍵。智能化綜采是以自移式液壓支架為主要標志，采煤機、輸送機及電氣設備等均可實現微機智能控制的綜合機械化采煤。

隨著高科技的發展，高產高效采面在西山煤電快速興起，引進了西德刨煤機自動化生產線，使用了微機控制電牽引采煤機、PM31支架、TK200工作面通訊控制一體化系統等。這些新技術的應用，使西山煤電九礦的9個綜采隊的年產突破了100萬t、150萬t、200萬t。官地礦的智能化綜采工作面有望，月產突破 20 萬 t。

1 28405綜采工作面的設計

1.1 地質概況

28405工作面地表橫跨九院溝、神底溝溝谷及兩側山梁，官9號鉆孔位于北五順槽右側。地面標高1 385～1 200 m。井下位于中四采區北翼，左側為未采區，右側為中北回風巷，工作面上部為26405、26407、26409面采空區。28405工作面由北五、北六及工作面切眼構成：北五為皮帶巷，走向長度1 670 m，北六為副巷，走向長度1 680 m；工作面長度為206 m，煤層厚度5.75 m，傾角2°～4°。

1.2 設備選型

根據工作面地質情況及現有設備,選用下列設備：①采煤機MGTY400/920-WD型,采高2.0～4.1 m，電壓1140V，裝機總功率920 kW。②工作面運輸機SGZ-880/800型，鋪設長度206 m，運輸能力1 500 t/h，鏈速1.1 m/s，電機功率2×400 kW，電壓1 140 V，刮板鏈規格φ34 mm×126。③轉載機SZZ-830/315型，電機功率315 kW，電壓1 140 V，鋪設長度31.5 m。④支架ZY-5600/20/42D型，支撐高度2～4.2 m，本工作面安裝138架。⑤破碎機PCM-160型，電機功率160 kW，電壓1 140 V。⑥皮帶機SSJ-1200/2×315型，電機功率2×315kW，電壓1 140 V，鋪設長度1 645m。⑦乳化液泵BRW315/31.5型，公稱壓力31.5 MPa，公稱流量315 L/min，電機功率200 kW，電壓1 140V，本工作面安裝3臺。⑧乳化液箱RX315/25型，容積2 500 L，本工作面安裝2臺。⑨噴霧泵KPB315/6.3，額定壓力 6.3 MPa，流量 315 L/min，額定功率45 kW，電壓1 140 V，本工作面安裝1臺。⑩噴霧泵液箱315/20型，容積2 000 L，本工作面安裝1臺。PM31電液控制系統的配置操作控制臺1部。TK200工作面通訊控制一體化系統。BGP46-6(Ⅱ)、KBZ-400/1140(660)智能型電氣設備1套。

1.3 設備安裝順序

先安裝皮帶機、轉載機、破碎機、工作面運輸機；以上設備試運轉正常后，即可安裝液壓支架、采煤機。巷道內安裝皮帶運輸機時，輸送機與巷幫支護的距離不得小于0.5 m，輸送機頭和機尾處與巷幫支護的距離不得小于0.7 m，巷道內平板車上綜采設備的最突出部位，與巷幫支護的距離不得小于0.3 m。工作面的布局簡圖，見圖1。

2 PM31電液控制系統的特性

2.1 PM31電液控制系統的功能

系統的主要功能是控制支架的所有動作，依靠應用程序進行。控制的命令是操作者經鍵操作發出（或按采煤機位置由系統自動發出），傳感器檢測到的實時值與用戶設置的各參數也是控制條件。PM31系統發揮電腦網絡控制技術優勢，賦予系統豐富功能，使支架的控制方便、靈活、協調、安全，尤其是應用程序的修改易行性和控制參數的多樣性及可調性，能使控制功能與工作面條件和生產工藝要求很好地匹配。

2.2 PM31電液控制系統的配置

煤礦井下的每個支架配置1臺控制器（工控機），形成整個系統的主干，控制器之間按順序互聯成網，組成完善的電液控制系統，其中各支架控制器為核心，還有其外圍設備的2個偉感器和1套電液閥組。

電液閥組是控制系統的執行部件，為單元組合式結構，每個單元有1個液動主換向閥，一般用來控制同一液壓缸的伸和縮兩個動作。閥組集成的單元數取決于液壓支架形式被控對象和控制動作的多少。主要有立柱升降、推移千斤頂伸縮、護幫板伸縮、側護板伸縮、平衡千斤頂伸縮、抬底座和噴霧等。全工作面的每個支架配置1臺控制器，1個壓力傳感器，1個行程傳感器。工作面因供電關系被分組，每6～7架，配置1個隔離耦合器和1個總線提升器，每12～14架配置1個雙路電源箱；工作面兩面3刀端配置2個網絡終端器。

2.3 PM31電液控制系統的優點

液壓支架采用電液控制實現自動化的優點如下：①降低工人勞動強度，減少工作面人員，提高勞動生產率，從而實現高產高效。②液壓支架采用電液控制程序和應用程序，使綜采工作面實現日產萬噸。③由于實現程序控制和遠程控制，避免了操作人員的傷亡；只要合理調節操作位置就可改善操作人員的工作環境，降低粉塵對人體的危害。④減少支護的滯后時間，可保證額定的初撐力，減少增陰段所需時間，提高支護效率，使全工作面支架的初撐力均勻一致，改善頂板管理。⑤移架步距準確，切頂線整齊有利于切頂，改善了支護效果；刮板輸送機和整個工作面直線性較好，采煤機截深準確，改善了刮板輸送機和采煤機的工況。⑥提高了整個工作面的安全性。

3 采用PM31液壓支架的優勢

1）護幫效果好。由于8號煤層采高大（＞3.5 m），滾片幫嚴重；采用該支架移架速度快，護幫板及時伸出，可防止滾片幫，并有效控制頂板錨落。

2）實現隔架遠距離操控。采用PM31支架，既能快速及時移架，又能本架、鄰架、隔架遠距離操控，使得拉架工安全又省時、省力。

3）微機程序化控制成為現實。發揮計算機網絡控制技術的優勢，采用電液控制程序和應用程序，使單工作面日產突破萬噸。

4 采用PM31液壓支架的缺憾

1）采用時間控制移架，到時間進行下一個動作，移架不齊，需要手動，自動化程度仍低。

2）底板波浪起伏時，支架蠕動下滑快，導致工作面輸送機經常竄動，較難管理。

3）大采高，易倒架，沒有防傾倒裝置，打架現象較嚴重，處理起來很困難。

4）架間距離小時（如打架、竄動相擠等），導向效果不好，支架定向較難，出現不垂直輸送機或煤壁現象，支架分組拉開寬縫。

5 采用PM31液壓支架的幾點建議

1）設計液控拉齊器或紅外線拉齊裝置，使支架拉齊后執行下一個動作。

2）底座下方設計液控方向舵，隨轉動調整支架方向，并防止支架下滑。

3）頂梁和底座同時順工作面設置短柱千斤頂，傾倒時掛上大鏈拉傾。

4）制定切實可行的操作規程，嚴格管理。