浅析综采工作面顺槽超前支架电液控制系统

宋淼

(山西晋煤集团寺河煤矿，山西晋城，048006)

随着综采技术装备的不断发展，工作面开采效率越来越高，为综采工作面安全高效带来保障，然而对于工作面回采巷道而言，许多矿井仍然在使用传统的单体支护或超前支架组支护，其控制系统仍然未实现自动化，超前支护已经成为制约工作面安全高效开采的关键问题之一[1-3]。本文以寺河矿53111大采高工作面回风顺槽为背景，对工作面超前支架电液控制系统进行了研究。

1 分体式迈步超前支护支架组结构

53111回风顺槽使用3×ZQL2×5200/20/40WD型迈步分体式超前支架组，共3组6架，单个支架采用窄型四连杆及窄型顶梁结构，支架对称排列于巷道左右两侧，超前支护距离为工作面前方30 m，支架组主要技术参数如下：

支架型式：分体式；高度范围：2.0 m～4.0 m；支护范围：约30 m；支护阻力：31 200 kN；支护强度：不小于0.2 MPa；支护宽度：3.0 m～6.0 m；移架方式：迈步自移；控制方式：电液控制。

图1 3×ZQL2×5200/20/40WD型迈步分体式超前支架组

2 支架组控制系统

超前支架组在单架之间分别采用1 台控制器，分别布置于单元支架顶梁下方，6台控制器共同使用1个供电电源，单台控制器可对本架前、后立柱、推移千斤顶、调底千斤顶等进行控制，各控制器通过总线连接，组成超前支架控制系统，控制系统可以与工作面综采支架控制系统连接，实现工作面全部支架整体控制。

图2 超前支架电液控制系统原理图

3 电液控制系统

电液控制系统的飞速发展大大提高了液压支架控制的方便性、可靠性和安全性，并提高支架控制操作的自动化程度，为工作面高产高效做出巨大贡献[4-5]。本文对超前支架电液控制系统进行了设计，以满足53111回风顺槽围岩安全控制要求。

3.1 压力监控设计

4201 工作面回风顺槽超前支架组在实际伸降过程中顶梁会与顶板反复接触而对顺槽顶板造成一定程度的影响，因此在支架工作阻力应控制在一定范围内，当超前支架工作阻力过低时，可能会导致巷道围岩变形量增大，巷道维护困难；当工作阻力过高时支架在反复支撑过程中会对顶板造成破坏。因此在控制器中设定了压力监控程序，每隔5 min会自动测定支架立柱压力，当压力低于设定值时，控制系统会自动执行补压任务，可多次补压，直到压力达到规定值；当压力过高时，支架组安全阀自动开启进行泄压。支架压力范围可根据不同位置顺槽围岩破坏程度进行调整

3.2 自动调偏系统设计

由于大采高工作面回采巷道断面大，超前支架支护高度大，生产过程中当遇到巷道底板起伏不平或顶板较为破碎时，超前支架容易造成失稳或偏移。基于此，在电液控制系统中引入了支架自动调偏控制系统，系统中立柱倾角传感器及推移油缸倾角传感器与支架控制器相互配合，支架运行过程中倾角传感器会实时监测运行数据，并将其报送至支架控制器，控制器可对数据进行判断，当立柱及推移油缸倾角超过一定范围为表明支架发生倾斜和偏移现象，控制器通过调整防倒千斤顶及推移油缸等对支架运行姿态进行调整。

3.3 环境监测系统设计

为保证回风顺槽作业空间安全，在超前支架电液控制系统中设定了顺槽环境监测系统，系统中环境传感器可实时监测顺槽温度、瓦斯浓度、风速、风量等具体参数，当某一参数达到设定值时，控制器会发出相关指令，控制声光报警器发出报警信号来提醒现场作业人员采取相应措施，确保顺槽生产安全。

3.4 系统控制方式

超前支架组具有远程控制及本地控制功能，采用新型工业以太网通讯协议，传输熟速度为100 Mb/s，可将现场实施监测数据传输至工作面井下集中控制系统和地面远程监控系统，传输数据包括数字、图像、视频、语音等，实现井下及井上数据的快速传输及远程监控。

4 结语

本文以分析了寺河矿53111 工作面回风顺槽3×ZQL2×5200/20/40WD 型迈步分体式超前支架组的主要技术参数的基础上从压力监控、自动调偏、环境监控、控制系统软件就等方面分析了超前支架电液控制系统，为工作面回风顺槽超前支架高效便捷支护提供了参考。