智能化综采工作面三角煤截割过程中液压支架自动跟机问题案例浅析

（汾西矿业集团贺西煤矿 山西 033300）

1.工作面情况介绍

3421本工作面开采山西组4#煤层，厚层状，结构复杂，内生裂隙发育，玻璃光泽，属半亮—光亮型煤，运输巷煤层在Y3点前68m（349.8m）处分叉，材料巷煤层在C3点前72m（369.3m）处分叉，分叉前平均煤厚3.45m，分叉后平均煤厚1.5m。容重1.39t/m3，属于中厚煤层。

煤层倾向SW（西南），走向NW-SE（西北-东南），倾角4°～8°，平均5°。分叉前煤层含有夹矸1层，厚度0.25m，分叉后无夹矸。工作面构造较简单。

3412智能化综采工作面液压支架采用郑州煤矿机械集团股份有限公司的ZY6800/13/35D型液压支架，共安装112架，该类型支架通过郑州煤机液压电控有限公司的ZE70型电液控制器内设定的程序执行相应的降柱、升柱、拉架、推溜等动作。

在工作面安装阶段，工作面煤层厚度仅为1.4-1.5m，受制于液压支架最小高度1.3m的影响，在初采阶段，将工作面高度人工截割至1.6-1.7m的范围，保证液压支架能够平稳移出。

开始自动化生产之后，液压支架电液控中的程序由生产队组和厂家商量共同设置完成。3412自动化工作面总长164.6m，工作面区间为液压支架1#-112#，其中机头设置为1#-27#，中部设置为28#-85#，机尾设置为86#-112#。

采煤机行走过程中，控制器根据煤机位置在不同架执行收伸缩梁、移架、伸伸缩梁、推溜等不同动作，即自动跟机。根据上文描述，电液控程序中将自动跟机分为端头、中部和端尾三个阶段，中部动作根据采煤机行走方向分为中上和中下，两端头阶段配合采煤机斜切进刀、割三角煤以及扫煤。

采煤机从中部下行进入端头，当中部最后一架支架移架完毕后，工作面控制器跟机状态由中部切换为端头，端头共分为4个阶段，包括端头1、端头2、端头3及端头4。

图1 端头1示意图

图2 端头2示意图

端头1：当中部末架移架过后，代表中部动作完成，跟机程序由中部直接进入端头1，但此时支架动作延续中部动作，即继续在采煤机后方执行移架和推溜，根据设定的移架及推溜距离，当采煤机割通机头时，15#支架完成拉架动作，19#-27#按不同行程推溜形成斜切端，端头1阶段完成。

端头2：采煤机割通机头，返刀斜切入煤壁，识别到煤机返刀动作时，程序切换到端头2，煤机行走方向为端头至中部，在19-27架斜切进刀，在煤机后方继续执行移架和推溜动作，1#-14#完成拉架，和端头1阶段拉架衔接完成，当煤机行走至27架，代表斜切完成，程序执行1-27架整体推溜，此时煤机处于27架左右，已完成斜切进刀且所有支架移架、推溜完成，端头2阶段完成（在煤机未走到27架前时，程序不执行整体推溜，煤机可反复扫煤）。

端头3：采煤机斜切进刀完成，完成整体推溜动作后程序自动切换至端头3，此时煤机向端头方向行走割三角煤，支架在煤机后方执行拉架动作，不执行推溜动作，当煤机割通机头时，由于移架距离一样，故依旧为15#支架完成拉架动作，因无推溜动作，端头3阶段完成。

图3 端头3示意图

端头4：采煤机再次割通机头，程序自动切换到端头4，采煤机由端头返刀向中部方向行走，后方支架执行移架和推溜动作，1-14架拉架和端头3阶段的15#架衔接完成，由于端头3阶段未执行推溜动作，故推溜根据程序设定距离依次执行。当采煤机跨过27架，即从端头进入中部，端头4阶段完成，程序切换至中部。

图4 端头4示意图

在端3阶段，在采煤机由27架割至机头时，27#-15#支架依此拉架。对于薄煤层工作面而言，支架内部无行人空间，人员经前方脚踏板行走，但当支架拉架之后，前方不再存在行人空间，采煤机巡视人员和支架巡视人员无法经过，故经和煤机技术人员沟通，对端3和端4阶段程序作出更改，以下为目前程序逻辑：

端头3：采煤机斜切进刀完成，完成整体推溜动作后程序自动切换至端头3，此时煤机向端头方向行走割三角煤，支架在煤机后方执行伸缩梁进行顶板临时支护，煤机割通机头时，煤机机身处于1#-10#，27#-12#伸缩梁伸出支护，无移架推溜动作，端头3阶段完成。

图5 端头3示意图

端头4：采煤机再次割通机头，程序自动切换到端头4，采煤机由端头返刀向中部方向行走，煤机前方收回端头3阶段的伸缩梁，在煤机后方1-27架依此进行移架和推溜，当煤机行走至27架，端头整体阶段完成，拉架至18架，程序状态切换至中部，拉架及推溜动作继续执行，煤机行走至36架，27号支架拉架完成。

图6 端头4示意图

端头4和中部上行执行同样的支架动作，端头3由伸缩梁代替移架进行临时支护，端头4收回伸缩梁并补上移架动作，为巡视人员留下行走空间，既不影响液压支架跟机的流畅性，同时也保证了智能化作业安全性。

2.结语

液压支架的每一步在采煤工艺中起着至关重要的安全作用，尤其现在智能化综采工作面的发展已经是大势所趋，液压支架跟机自动操作的步骤更是环环相扣，所以，程序中的每一个细节都决定着整个采煤工艺的系统安全性，认真细心琢磨才能确保万无一失。