煤矿综采工作面液压支架电液控制系统的应用

[摘 要]本文主要介绍了综采工作面液压支架电液控制系统的工作原理、组成、功能特点及应用的效果等。

[关键词]电液控制 原理 组成 功能特点

中图分类号：TD354 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0394-01

液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备，随着电子计算机和自动控制技术的发展，支架由原来的手动操作逐渐改进为电液自动控制，大大加快了工作面的移架速度，改善了工作面顶板的支护状况，实现了回采工作面的自动化，成为煤炭开采技术的一次重大革新。

一、设备应用环境概述

山西凌志达煤业有限公司现开采15#煤层，布置了15101综采工作面，工作面175米，顺槽1650米，煤层倾角2°～6°，厚度4.22m。煤层直接顶板为泥岩或K2石灰岩，老顶为K2灰岩，底板为泥岩或含黄铁矿泥岩，含0～4层夹矸，多为泥岩、粘土岩，采煤机截深为0.8m。

15101综采工作面原煤采、运流程是：采煤机→工作面刮板输送机→转载机→顺槽胶带输送机→上仓胶带输送机→煤仓→主井胶带输送机→筛分车间→选煤厂。

二、电液控制系统组成

综采工作面液压支架电液控制系统主要由控制器，电液换向阀组，电磁阀驱动器，隔离耦合器，压力传感器，行程传感器，红外线接收器，井下主机等组成。

三、支架电液控制系统配置

山西凌志达煤业有限公司15101综采工作面安装有液压支架103架，采用电液控制系统，主进液管DN25，主回液管DN25。

1、每一支架内的单元系统以一台支架控制器为核心，包括作为控制器外围设备的三个传感器： 行程传感器， 压力传感器， 红外线接收器和一套电液主控阀组。

2、综采工作面上每12个控制器为一个组，通过一个电源箱分两路供电，每路为6个控制器供电，组与组之间需接入一个隔离耦合器。

3、所有支架控制器通过干线电缆互联成网络，系统中配套网络终端器、总线提升器装置。

四、电液控制系统原理

1、双向邻架控制系统

综采工作面每一支架都配有架控箱，操作者通过支架架控箱选择邻架控制方式，然后根据指令发出相应控制命令（即给出电信号），使邻架上对应的电磁铁动作，让电信号转化为液压信号，主控阀开启，向支架液压缸供液，实现邻架相应的动作，支架工作状态由位移传感器和压力传感器反馈回架控箱，架控箱再根据传感器反馈信号来决定支架的下一个动作。

2、 双向成组控制系统

将工作面的支架编为若干组，在本组内首架上由操作人员按动架控箱的启动键，发出一个指令，邻架就按预定程序动作，移架完成后自动发出控制信号给下一架控箱，下一架开始动作，依此类推，实现组内支架的自动控制。

3、 全工作面自动控制系统

功能完善的电液控制系统设有主控制台，红外线装置，能实现支架与采煤机联动的全工作面自动化控制，其原理为：每一支架上的架控箱均与主控制台联网，当支架红外线接受装置收到采煤机红外线发射器发出的位置信号后，反馈给主控制台，主控制台根据反馈信号发出指令，使相应的支架动作。

五、电液控制系统主要功能

1、单个支架动作的非自动控制

在任意一个支架上操作，可选本架相隔的左边或右边的某一个单架，进行单架单动作手动操作。

2、单个支架动作的降柱—移架—升柱（含辅助功能）自动顺序联动

控制器系统的程序具备实现单个支架自动顺序控制功能：降柱—移架—升柱（抬底、侧互帮、平衡协调等）；每个单动作的进程、衔接、协调均以设置的参数或传感器实时检测数据为依据。

3、成组自动控制

系统的程序具备实现成组自动控制功能：自动降—移—升（抬底、侧护帮、平衡协调等）；推溜、拉溜。单架支架的“降、移、升”循环时间小于 10s，4 架一个循环的推进时间约15s。具备以工作面的任何一个支架为操作架，向左或向右连续相邻的若干个支架为一组、执行支架的某一单动作或联合动作。

4、以采煤机位置为依据的支架自动跟机控制

系统根据采煤机位置的信息自动发出命令、控制相应的支架控制器完成自动跟机运行：跟机降柱、抬底、移架、升柱、调平衡、护帮板、推溜。

5、支柱在工作中发生卸载时的自动补压功能

支柱在支撑中如因某种原因发生压力降落，当压力降至某一设定值时，系统会自动执行升柱，补压到规定压力，并可执行多次，保证支护质量。

6、闭锁、紧急停止功能

工作面某处支架动作时可操作支架控制器上的闭锁键将本支架闭锁，同时在软件作用下还将左右邻架也闭锁；当工作面发生可能危及安全生产的紧急情况，按压任意一支架控制器的急停按键，全工作面支架自动动作立即停止。

7、信息功能

控制器系统具备以下几类信息功能：支架动作的警示声光信号、控制过程和状态信息、支架工况信息、设置的控制参数信息、故障和错误信息、在线诊断及一些系统本身的状态信息。

8、数据传输

支架本身信息通过井上下数据传输系统上传到地面，并在井上下计算机上显示，接入矿井自动化系统；能实现在顺槽主控计算机或地面调度指挥中心对综采设备的远程监控。

六、电液控制系统的特点

液压支架电液控制系统是微电子计算机和液压控制技术相结合的产物，是机电一体化的高科技产品，它和手动控制系统相比有如下优点：

1、系统能实现远程程序控制。操作人员可以根据采煤机的割煤方向选择最佳的位置，避免了操作人员的伤亡事故，同时也降低了粉尘对身体的危害。

2、大幅度提高了支架的推移速度。

3、保证液压支架额定初撑力。电液控制系统可以通过压力传感器反馈信号或通过延长控制电磁先导阀的供电时间来实现支架初撑力自保，保证额定初撑力，减少了立柱的增阻所需时间，提高了支护率，而且全工作面支架初撑力均匀一致，改善了顶板的管理。

4、采用电液控制系统，在移架过程中，易于实现带压移架，减少了工作面顶板对液压支架产生频繁的冲击载荷，保护顶板围岩的稳定，延长液压支架的使用寿命。

5、移架步距准确，切顶线整齐，改善了支护效果，改善了刮板输送机和采煤机的工况。

6、电液控制系统可与采煤机和刮板输送机的自动控制系统配合联动，实现全自动化综采工作面。支架与采煤机的运行状态可以传输到顺槽主控台和地面调度中心，便于实现整个矿井的自动化管理。

七、电液控制系统的应用效果、效益分析

液压支架电液控制系统在我公司获得了成功应用，简化了推溜、移架工艺，缩短了工作面每刀的推进速度，保证了推移过程的安全可靠性，减轻了员工的劳动强度，工作面产量成倍增长，满足了工作面高进度、快推进的需求，提升了综采工作面的开采工艺水平，经济效益和安全效益显著。

参考文献

[1]肖湘红.刨煤机工作面液压支架电液控制系统简介[J].煤炭科学技术.2001（11）：13～14.

[2]张伟.综采工作面液压支架计算机分布式监控系统的设计[J].煤矿机械.2002（3）：1～3.

[3]陈威，张伟，房风浩，魏春成.综采工作面液压支架计算机分布式电液控制系设计[J].微计算机信息.2005（2）：33～34

作者：赵建军 山西凌志达煤业有限公司机电科主任工程师、副科长，职称：工程师 正致力于煤矿机电设备自动化的研究