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1、液壓支架電液控制系統(tǒng)設(shè)計研究
摘要：對煤礦采煤工作面液壓支架供液系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，即改用電液控制系統(tǒng)，經(jīng)過實踐論證，實現(xiàn)了支架管理的高度智能化、自動化和遠(yuǎn)程系統(tǒng)控制，提高了采煤效率，營造了安全施工的作業(yè)環(huán)境，為實現(xiàn)高產(chǎn)高效礦井建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：綜采工作面液壓支架電液控制設(shè)計方案
1工作面設(shè)備概況
某礦井主采煤層為2號煤，采煤工作面沿2號煤層走向布置，兩巷長度設(shè)計為1733m，傾向斜長設(shè)計為310m。煤層可采厚度為4.5~5.9m，平均厚度為5.31m，煤層賦存傾角為5°~15°，平均傾角8°。兩巷順槽與車場聯(lián)巷均為矩形
2、斷面，設(shè)計巷寬4.6m，巷高3.5m。工作面切眼內(nèi)安裝八架型號為ZYG14000/29/42DA（B）型過渡架，198架ZY17000/27.5/42D型普通支架，選用SL500型割煤機，單刀截割深度0.6m，配備PF6/1142型前溜刮板輸送機，PF6/1542型后溜刮板輸送機，另外，輔助系統(tǒng)配備有轉(zhuǎn)載機、乳化液泵、高壓噴霧泵、破碎機等設(shè)備，其中切眼內(nèi)的液壓支架和割煤機、運輸系統(tǒng)的輸送機等設(shè)備的控制系統(tǒng)均為電液控制系統(tǒng)。
2液壓循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計
2.1供液系統(tǒng)選型。為更好地選擇設(shè)置符合采煤工作面條件的液壓供給系統(tǒng)，經(jīng)過對比選型，選定配備雙回路供液系統(tǒng)提供液壓支撐，即在液壓
3、泵站設(shè)置連接一趟直徑為DN50的主供液管，一趟直徑為DN63的主回液管，形成閉合的循環(huán)供液回路；另外溜子機道電纜槽內(nèi)進液管選用DN50，回液管為DN63；架間拉移支架用供液管進回路均選用DN50高壓膠管，且在切眼內(nèi)每隔30~35m對兩趟管子并聯(lián)串液一次。兩巷供給生產(chǎn)和噴霧用水主供水管路選用DN50管，架間噴霧用水管用DN25管連接。
2.2管路標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)確定。1）從液壓泵站延伸鋪設(shè)連接到工作面支架的主供液管路選型為直徑DN50的高壓管路，需滿足工作期間最大抗壓強度達(dá)31.5MPa；主回液管路直徑選擇DN63，工作抗壓強度不低于9MPa。2）電纜槽內(nèi)鋪設(shè)管路及架間連接主供液管直徑為DN
4、50，抗壓強度應(yīng)不低于31.5MPa，主回液管路直徑選擇DN63，工作抗壓強度不低于9MPa。2.3其他標(biāo)準(zhǔn)要求制造液壓軟管時必須嚴(yán)格按照《液壓支架用軟管及軟管總成檢驗規(guī)范》的相關(guān)要求進行生產(chǎn)，同時使用快速接頭的方式進行組裝連接[1-3]。為了確保油路暢通，進回液壓油的品質(zhì)不受雜質(zhì)污染，在液壓泵站設(shè)置一個過濾站，通過加壓反向方式實現(xiàn)自動沖洗。篩網(wǎng)過濾精度需要達(dá)到25μm，不小于1600L/min的過濾流量，同時，日常檢修期間要注意加強對油質(zhì)的檢查，定期更換篩網(wǎng)和濾片，避免造成油路堵塞。
3系統(tǒng)設(shè)計方案
綜采工作面使用電壓控制系統(tǒng)主要為了便于更加智能自動化地實現(xiàn)對液
5、壓支架的遠(yuǎn)程控制，其主要系統(tǒng)由智能控制系統(tǒng)和雙線通訊系統(tǒng)構(gòu)成。以此確保在井下復(fù)雜環(huán)境條件下能夠?qū)崿F(xiàn)通訊信號和信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確、可靠、快速、高效。具體組成結(jié)構(gòu)有電磁先導(dǎo)閥、主機、液控?fù)Q向閥、顯示器、語音報警系統(tǒng)等安全設(shè)施。在實際操作施工中，可實現(xiàn)對相鄰支架的動作控制、采煤機的牽引啟動控制、自動推溜控制、支架前后立柱升降控制，以及架間自動噴霧控制等。
3.1適用范圍。該類型電液控制系統(tǒng)具有較高的普適性，對于絕大多數(shù)國產(chǎn)的掩護式液壓支架均具有良好的控制效果，有利于推進采煤工作面實現(xiàn)綜合機械化向智能化邁進，為實現(xiàn)智能化的高產(chǎn)高效礦井奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
3.2結(jié)構(gòu)組成。形成電液控
6、制系統(tǒng)時需要將主機安設(shè)在巷道兩巷中段的中央控制處，系統(tǒng)服務(wù)器安置在工作面端頭支架上，且相連接的臨近支架均需要安裝，服務(wù)器主要由控制閥組、位移和壓力傳感器、無線電遠(yuǎn)程遙控裝置、接觸式傳感器、支架傾斜傳感器等部件組成。為滿足遠(yuǎn)距離傳輸造成的供電不足，加強對信號的擴增，在工作面支架上每間隔八臺支架安裝一個防爆饋電電源箱，在割煤機上裝有紅外發(fā)射接收器，便于接受紅外信號，遠(yuǎn)程遙控。支架間電纜要求使用鎧裝電纜，以提高電纜保護強度，減少磨損故障。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。
3.3特性。1）通過智能控制箱可實現(xiàn)對左右支架的動作控制，而顯示屏也可清晰觀察動作中的支架承受的壓力參數(shù)值，拉移支架的行動位移
7、量，以及故障時的故障點等實時數(shù)據(jù)，便于更好地掌控支架運行狀況，及時做出調(diào)整，當(dāng)出現(xiàn)異常動作時，激發(fā)語音報警裝置，可采取手動或自動模式進行緊急制動，避免支架繼續(xù)動作引發(fā)事故發(fā)生。智能控制箱如圖2所示。2）為提高控制箱的安全性能，其外殼主要由不銹鋼鋼板制成，具有良好的密封性，可有效防水防潮、防止銹蝕。3）巷道中部的主控裝置主要通過已有設(shè)置程序?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，按照動作程序執(zhí)行特定操作指令，如割煤機自動制動、支架自動拉移、無線電遙控、紅外遙控等，還可改變設(shè)置好的數(shù)據(jù)參數(shù)，根據(jù)工作面實際條件變化，改變推溜移架的幅度，割煤機制動延時控制、傳感器靈敏度等動作。4）主控制箱可根據(jù)工作實際需要，采取并聯(lián)方式相互連
8、接，可單獨安裝在一條巷道，也可上下兩巷各安設(shè)一個主控箱，當(dāng)工作面斷電或單一設(shè)備出現(xiàn)故障可能中斷系統(tǒng)時，此種方式連接可有效確保工作面的操控系統(tǒng)與兩巷控制器脫離后仍可獨立運行，傳輸信號與指令，以此提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，和處理復(fù)雜環(huán)境下故障的可靠性。5）在切眼內(nèi)每個支架進液口側(cè)安裝過濾器，實現(xiàn)對經(jīng)過支架乳化液的有效清洗，保證其質(zhì)量和凈化，有效防止雜質(zhì)進入液壓系統(tǒng)，導(dǎo)致管路堵塞，影響操作。過濾器裝置示意圖如圖3所示。
4效果分析
通過對工作面電液控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造，實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)對切眼支架的智能化、自動化管理，提高了采煤效率，創(chuàng)造了良好的安全環(huán)境，為企業(yè)發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，具有
9、重要的現(xiàn)實意義。在實踐中反復(fù)論證，取得了顯著效果。1）通過紅外遙測及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，有效實現(xiàn)工作面的無人化操作，提高采煤系統(tǒng)的高度自動化，逐步減少采煤作業(yè)對人力的依賴，通過減員提效降低了職工勞動強度，降低了作業(yè)的安全風(fēng)險。2）電液控制系統(tǒng)的優(yōu)化促進工作面工程質(zhì)量管理的提升，通過系統(tǒng)化的編程操作，可實現(xiàn)支架的帶壓移架，減少支架損耗，延長使用壽命，同時減少人工拉架可能出現(xiàn)的操作不當(dāng)，或架間流煤的冒頂風(fēng)險，增加了安全可靠性。3）安裝各類傳感器后，諸如壓力傳感器、位移傳感器等，對支架監(jiān)測參數(shù)實現(xiàn)了可視化，操作人員能夠更加直觀地觀察支架初撐力情況，拉移支架的位移情況等數(shù)據(jù)，以便更好地隨時做出調(diào)整，確保安全施工。
參考文獻(xiàn)
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液壓支架電液控制系統(tǒng)設(shè)計研究
