采煤机自动调高系统的特点及应用

文/武行宇

几十年来，我国煤炭事业蓬勃发展，煤矿开发程度不断加深，同时，煤矿资源越来越少，煤矿开采环境也越来越恶劣，因此也逐渐提高了对煤矿生产设备的要求。采煤机是煤矿开采过程中不可或缺的重要机械设备，其主要由机械系统、电气系统以及液压系统等部分组成。采煤机实际进行煤矿开采的时候，滚筒需要随着煤层厚度的变化而发生改变，这就要求采煤机必须要有高精准度的调高机构。普通采煤机中，是由液压系统为调高机构提供动力的。采煤机中，调高机构占据着核心地位，调高机构的性能对采煤机的稳定性产生着明显的影响，还在一定程度上影响着煤矿开采效率。基于这样的原因，必须加强对采煤机自动化调高系统的应用，充分发挥采煤机自动化调高系统的优势，促进煤矿开采效率的提高。

1 采煤机自动调高系统研究

1.1 系统简介

采煤机中主要应用滚筒调高机构，作用是在采煤机工作的时候对采煤机的高度进行调整，以便于使采煤机可以灵活适应煤层厚度变化的要求，保证矿井生产的可靠性、稳定性。采煤机自动调高系统主要是应用液压系统，预先设置采煤机的调高机构，以便于在采煤机实际工作的时候可以根据采场实际情况自动化调节高度。

1.2 组成结构

采煤机自动调高系统主要由记忆路径跟踪、自适应调高两个部分组成，通过这两个部分，将PLC 控制系统、调高液压控制系统连接起来。

1.2.1 记忆路径跟踪

记忆路径跟踪指的是，对采煤机实施人工操纵，先对煤岩体进刀，进刀过程中，采煤机自动调高系统对采煤机工作过程中的位置信息、调高油缸位移传感器数据等收集起来，并储存进记忆数据库。以记忆数据库中的数据信息为根据，由PLC 控制器对采煤机的滚筒高度进行自动调整，也就是通过对调高油缸活塞位移进行自动控制、对信号驱动电液压换向阀的动作进行自动控制，来实现采煤机的自动调高。

1.2.2 自适应调高

自适应调高指的是，记忆路径跟踪时，若是煤层情况出现改变，PLC 控制器便会准确评估截割负载异常情况，并以此为根据，对信号驱动液压控制系统进行控制，从而自动地调节滚筒高度，并对调整的参数进行自动记忆，为下一刀滚筒的自动调高提供有效的参数。

1.3 工作原理

煤矿开采时，双滚筒采煤机是采煤工作面中最为常用的机械设备，实际工作的时候，采煤机主要采取机身调节、摇臂调节、切割部调节的方式来进行滚筒调高。但不管是哪种调节方式，均是以油缸活塞伸缩为原理来进行调高的，不同的是其调节位置、调节驱动方式存在差异。目前来说，应用最为广泛的是摇臂调节方式，其具有稳定性高、调节灵敏度高、调节范围广的优势。基于此，现主要对采取摇臂调节方式的采煤机自动调高系统进行了研究，其主要应用液压控制系统来进行自动调高。

采煤机割煤的时候，液压泵的运行情况主要通过电动机进行调整，油箱中的压力油经过吸油过滤器，进入液压泵，无需改变采煤机高度的时候，压力油便会回到油池；由于采场情况改变而需要升/降采煤机高度的时候，压力油便会经过调高换向阀，进到调高油缸，调高油缸排油腔的油液经调高换向阀回油池，至滚筒调整到位，也就是调高换向阀运行停止为止。

2 采煤机自动调高系统的应用

2.1 煤矿生产中应用自动调高系统的意义

煤矿生产中，井下作业环境比较复杂、恶劣，采煤工作面粉尘多、噪声大，因此单纯凭借采煤机司机的听觉、视觉等感官，难以及时、准确地判断顶底板的位置、采煤机截割状态。如果采煤机滚筒高度不合适，对顶底板进行切割，则会磨损截齿，在一定程度上损坏采煤机机械系统、电气系统及液压系统的零部件，降低采煤机的可靠性。同时，高瓦斯矿井开采过程中，若是对顶底板岩石进行切割，还容易出现火花，引起瓦斯爆炸，从而极易导致煤矿事故。如果采煤机滚筒位置过于保守，导致其切割过少，则会影响煤层开采效率与效果，导致不必要的资源浪费。为了避免上述问题的情况，必须加强对采煤机自动调高系统的研究。通过应用采煤机自动调高系统，不仅可以减少人工作业强度，还有利于确保采煤工作面的安全性，也能减少设备的故障率及损耗，提高回采率。

2.2 采煤机自动调高系统的应用实例

某煤矿开采过程中煤层厚度变化比较频繁，所以引进了采煤机自动调高系统，并对其中一个采煤工作面的数据进行收集、处理、分析。该采煤工作面使用的是MG/1130 型电牵引采煤机，主要利用液压系统来进行数据采集、自动化控制。该采煤工作面共有采集点500 个，采煤机滚筒共有600 个高度值，每间隔200 毫秒采集1 次数据。实践证实，采煤机调高机构的调高误差在0.070 米以下，说明，采煤机自动调高系统有着良好的稳定性。

3 采煤机自动调高系统的特点

3.1 采煤机自动调高系统

采煤机自动调高系统便是采煤机与自动化控制技术有机结合的一种主要形式，其主要特点包括：

3.1.1 动态特性

动态特性是采煤机自动调高系统的一个主要特征，受到较大荷载的情况下，也就是大惯性负载，也可以保证采煤机的稳定性。

3.1.2 应用范围较广

采煤机自动调高系统具有稳定性强、成本低、质量轻、施工寿命长等诸多优势，同时便于使用与维护，操作简单，因此应用范围较广。

3.1.3 输出功率稳定

在要求工作时间内，采煤机自动调高系统的输出功率可保持稳定，从而可以满足力矩、转速要求，使采煤机自动调高系统保持充足的动力。

3.1.4 调负载能力

遇到温度过高、温度过低、过载、振动等情况的时候，由于采煤机自动调高系统具有较强的调负载能力、较大的调负载刚度，因此，可有效避免反操作问题的出现。

3.2 液压控制系统

液压控制系统是采煤机自动调高系统中的主要组成部分，其主要特点包括：

3.2.1 易控制

煤矿开采过程中，条件比较恶劣，具体表现在周围存在易燃、易爆气体，地下的空气比较潮湿、矿井可见度较差等，同时采煤机调高时，调高机构受到的负载较大。但考虑到采煤机调高的灵敏性、可靠性以及液压控制系统的各种优势，可以在采煤机滚筒调高控制中应用液压控制系统，以实现对采煤机自动调高系统的完善。

3.2.2 散热好

液压控制系统的散热性能较好，其中的液压油能够使自身有效散热，同时也有利于采煤机的散热。

3.2.3 力矩大

液压控制系统的体积较小、质量较轻，很小的惯性下便可以产生较大力矩。

4 结语

综上所述，采煤机自动调高系统，主要借助液压控制系统实现摇臂的自动化控制，进而达到采煤机滚筒的自动调高。采煤机自动调高系统符合煤矿现代化生产的要求，是提高煤矿开采效率的有效手段。