探秘“液压支架电液控制系统”走进太原理工大学电气与动力工程学院

王小静

“综采工作面‘三机实验平台是根据实际综采工作面地质赋存条件、综采工艺要求、三机工作原理以及相互配套关系建立的缩小型三机模型与采煤环境，包括一台采煤机、27台液压支架、液压泵站、刮板输送机、煤层顶板和底板。”太原理工大学电气与动力工程学院的郑文强同学边说边带记者走到了工作室，一个气势磅礴的庞然大物映入眼帘。郑文强在机器旁介绍道：“‘三机就是指液压支架、刮板运输机和采煤机。”说罢，郑文强开始向记者演示着采煤机的运作，随着机器的轰鸣声响起，采煤机锯齿高速旋转，传送带开始运输，这样一系列流程下来，切割好的煤就会被运输出综采工作面。

5月29日，记者来到太原理工大学电气与动力工程学院，参加“煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室公众开放活动周”活动，该实验室团队通过自主创新，研制出具有我国自主知识产权的液压支架电液控制系统，打破了该项装备的国外垄断局面，实现了无人值守的自动化采煤目标。2019年度，该系统获得高等学校科学研究优秀成果技术发明二等獎。2021年，这个项目衍生的“煤矿综采工作面支护与运输设备自动控制关键技术及系统”获山西省科学技术奖“技术发明一等奖”。

“液压支架是综采工作面中很重要的设备，负责综采工作面的顶板支护任务，为工作面工人和设备提供作业空间，给刮板输送机提供移动的动力，推动刮板输送机沿回采方向推进；采煤机负责割煤；刮板运输机将割落的煤块运出综采工作面，再经皮带运输机运送至地面，三机设备协同运作，从而完成采煤作业。”郑文强使用支架控制器演示着支架功能解说道。

据郑文强介绍，支架动作的动力来源于泵站的高压乳化液，可通过手动或电动的方式控制液压阀组的通断，实现对液压支架的动作控制。由于手动操作劳动强度大，且效率不高，目前，我国各煤矿的综采工作面普遍采用电液控制系统对液压支架进行控制，该技术的应用极大地减少了工作面人员数量，降低了劳动强度，提高了采煤作业的安全性，实现了高效采煤。电液控制系统一般分为多层结构，主要包括集控计算机、端头控制器和支架控制器等，其中，支架控制器是电液控制系统核心设备，每台液压支架装备一个支架控制器。

多年来，该团队在宋建成教授、田慕琴教授带领下，重点针对液压支架电液控制系统研发，为保证系统更好的服务于现场和测试系统稳定性、可靠性，搭建了综采工作面“三机”实验平台作为电液控制系统的测试实验平台。该平台将实验室所研发的液压支架电液控制系统安装与测试平台，根据采煤工艺模拟实际采煤作业时，通过电液控制系统控制液压支架执行相应的动作，以此验证系统的各项控制功能。除此之外，该平台还可以用于研究工作面直线度自动调整技术、采煤机定位技术、进行无人值守工作面重大设备智能化控制等实验，有利于推进相关技术的研究，促进综采工作面采煤技术智能化的发展。

郑文强告诉记者：“由于综采工作面环境比较恶劣、工况较为复杂，目前多为手动操作支架控制器对液压支架进行控制。我们的系统现已应用于现场，根据现场的使用情况以及实际使用需求，我们也在进行不断的改进，继续研发更为先进的智能化电液控制系统。随着数字化、信息化、网络化技术的不断发展，‘智慧矿山‘无人值守自动化采煤工作面等先进理念的提出，综采工作面在向自动化、智能化方向逐步发展，这就意味着液压支架电液控制系统也要提高自动化、智能化水平，这也是未来我们重点研究的方向。”