孔國財(cái)

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)石溝驛煤業(yè)分公司,寧夏靈武 750407)

SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)在石溝驛礦的應(yīng)用

孔國財(cái)

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)石溝驛煤業(yè)分公司,寧夏靈武 750407)

以 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)在石溝驛煤礦 S146工作面中的應(yīng)用為案例,詳細(xì)介紹了國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)的支架單動(dòng)作控制、自動(dòng)移架控制、支架成組動(dòng)作控制、采煤機(jī)位置檢測與跟機(jī)自動(dòng)化控制等功能和實(shí)現(xiàn),最后預(yù)測了國產(chǎn)電液控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

SAC液壓支架電液控制系統(tǒng);液壓支架;電液控制系統(tǒng)

Application of Electro-hydraulic Control System of SAC Powered Support in ShigouyiColliery

隨著電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展,采煤技術(shù)設(shè)備的自動(dòng)化也日趨成熟,液壓支架的電液控制也隨之發(fā)展起來。

當(dāng)前國際上主流的液壓支架電液控制系統(tǒng)有: DBT公司的 PM4,MARCO公司的 PM32和 JOY公司的 RS20型等。美國、澳大利亞、南非等國家的煤礦新裝備的綜采工作面幾乎全部采用電液控制的液壓支架。我國綜采機(jī)械化水平自 20世紀(jì) 70年代以來取得了飛速發(fā)展,特別是進(jìn)入 90年代以后,神華集團(tuán)神東公司引進(jìn)了 1套液壓支架及其電液控制系統(tǒng),回采工作面的自動(dòng)化程度達(dá)到了世界先進(jìn)水平,該系統(tǒng)工作可靠,故障率低,深受井下工人的歡迎。但由于引進(jìn)的電液控制系統(tǒng)價(jià)格極其昂貴,支架電液控制系統(tǒng)也只能在少數(shù)礦區(qū)使用,不可能大量的引進(jìn)。因此,進(jìn)行自主知識產(chǎn)權(quán)的液壓支架的研發(fā)顯得尤為必要。

1 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)

SAC(ShieldAuto-Control)液壓支架電液控制系統(tǒng)是北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司(以下簡稱北京天瑪公司)自主研發(fā)的具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)的電液控制系統(tǒng),2008年該系統(tǒng)通過了煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織的技術(shù)鑒定,與會(huì)專家一致認(rèn)為,“該項(xiàng)目在國內(nèi)首次研制成功具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 SAC型支架電液控制系統(tǒng),整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平,部分達(dá)到國際領(lǐng)先水平,對煤礦生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義”,標(biāo)志著我國結(jié)束了該項(xiàng)技術(shù)及產(chǎn)品長期依賴進(jìn)口的局面。

該系統(tǒng)的研制成功,對于保證綜采工作面的安全、提高回采工作面的生產(chǎn)效率,改善煤礦工人勞動(dòng)條件等方面具有重要意義,可有效解決綜采工作面采用手動(dòng)操作液壓閥控制支架存在的勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低、人員多、安全隱患多等問題。此外,該系統(tǒng)與從國外進(jìn)口同等設(shè)備相比,煤礦可節(jié)約50%左右的成本。

2 石溝驛煤礦 S146工作面地質(zhì)條件

石溝驛煤礦 S146工作面所采六煤層總厚為1.6m,工作面走向長 2443m,傾斜長 225m,傾角17.5°,開采范圍內(nèi)有 5條斷層,組成斷層群,斷層處頂板易破碎,易造成漏頂和冒頂事故,工作環(huán)境較惡劣,采用人工原始的手動(dòng)控制方式速度較慢,效率低,操作勞動(dòng)量大,支架動(dòng)作難以規(guī)范。

S146工作面選用MG250/556-WD型采煤機(jī)、SGZ730/500型刮板輸送機(jī)和 PLM1000型破碎機(jī)等作為割煤和運(yùn)煤系統(tǒng)。目前工作面共計(jì)有 152架支架,143架支架控制頂板,其中排頭架 2架,型號ZYP4800/16/34D;過渡架 10架,型號 ZY4800/ 12/28;基本支架 131架,型號 ZY4800/12/28。

3 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用

2008年 9月 10日 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)正式在 S146工作面生產(chǎn)使用,該系統(tǒng)主要由支架控制器、支架人機(jī)操作界面、隔離耦合器、壓力傳感器、行程傳感器、采煤機(jī)位置監(jiān)測傳感器、工作面巷道監(jiān)控主機(jī)、本安電源、電液控制主閥、電磁先導(dǎo)閥和高壓過濾站等設(shè)備組成。其系統(tǒng)組成如圖1所示。

SAC系統(tǒng)在 S146工作面實(shí)現(xiàn)了以下功能:

圖1 SAC系統(tǒng)組成

(1)實(shí)現(xiàn)了支架的單動(dòng)作控制 通過支架控制器、人機(jī)操作界面和隔離耦合器,在任意一個(gè)支架上,選定本架或左/右鄰架為被控支架,通過操作使被控支架實(shí)現(xiàn)立柱升、立柱降、移架等操作。

(2)自動(dòng)移架控制 自動(dòng)移架的整個(gè)過程分為自動(dòng)降 -移 -升,根據(jù)工人的實(shí)際操作過程,以傳感器實(shí)時(shí)檢測的數(shù)據(jù)和控制器的參數(shù)設(shè)置為依據(jù),通過程序控制,實(shí)現(xiàn)支架的自動(dòng)降 -移 -升和與之關(guān)聯(lián)的其他動(dòng)作 (如平衡千斤頂),達(dá)到智能控制。

(3)支架成組動(dòng)作控制 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)通過程序?yàn)樽詣?dòng)移架、推溜、拉溜、護(hù)幫板伸出和收回等動(dòng)作提供了成組自動(dòng)控制功能。目前在 S146工作面主要使用成組自動(dòng)移架程序控制,成組伸縮梁伸出和收回控制,成組推溜和拉溜控制。在使用電液控制以前,采用手動(dòng)操作方式,執(zhí)行推溜動(dòng)作需要每個(gè)支架單獨(dú)進(jìn)行一次推溜操作,推溜動(dòng)作到位以后再一次進(jìn)行復(fù)位操作,操作工人需要在工作面不停的跑來跑去,不停的操作,勞動(dòng)強(qiáng)度大,既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力,采用電液控制系統(tǒng)以后,操作工只要進(jìn)行一次鍵盤操作,工作面 15～20個(gè)支架就可以一次性完成推溜動(dòng)作,而且由于采用了傳感器進(jìn)行推溜行程控制,推溜效果特別好,使刮板輸送機(jī)受力均衡,延長了設(shè)備的使用壽命,提高了工作面生產(chǎn)效率,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,深受井下工人的歡迎。

(4)立柱自動(dòng)補(bǔ)壓功能 電液控制系統(tǒng)在正常情況下,會(huì)定時(shí)檢測支架立柱壓力,立柱在支撐過程中如因某種原因發(fā)生壓力降落,當(dāng)壓力降至某一設(shè)定范圍時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行升柱,補(bǔ)壓到規(guī)定壓力,并可執(zhí)行多次,保證支護(hù)質(zhì)量,對工作面頂板實(shí)施有效控制。

(5)采煤機(jī)位置檢測與跟機(jī)自動(dòng)化控制 通過采煤機(jī)位置監(jiān)測傳感器、網(wǎng)絡(luò)變換器和監(jiān)控主機(jī),根據(jù)工作面作業(yè)規(guī)程,可以隨時(shí)確定采煤機(jī)運(yùn)行到某一位置時(shí)哪些支架應(yīng)該執(zhí)行什么動(dòng)作,通過程序控制使之自動(dòng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。

(6)信息顯示、存儲和上傳等功能 井下監(jiān)控主機(jī)具有集中監(jiān)測功能、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)上傳到地面等功能,使煤礦管理人員可以在控制臺和辦公室看到工作面支架電液控制系統(tǒng)數(shù)據(jù),及時(shí)根據(jù)監(jiān)控主機(jī)信息對工作面情況進(jìn)行控制。

(7)調(diào)架功能 該功能是石溝驛煤礦根據(jù)S146工作面支架配置和頂板條件等特殊環(huán)境,在井下使用過程中,在 SAC系統(tǒng)增加的一項(xiàng)新功能。由于 S146工作面走向長度、傾斜長度較長,工作面內(nèi)有 5條斷層等惡劣條件的影響,需要實(shí)現(xiàn)對支架運(yùn)動(dòng)過程中的位置進(jìn)行調(diào)整,研發(fā)人員深入工作面生產(chǎn)第一線調(diào)研,跟班作業(yè),根據(jù)現(xiàn)場存在移架不齊等問題,了解工作面井下工人的實(shí)際操作過程,對電液控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行修改,并在井下工作面實(shí)施。該項(xiàng)功能實(shí)際應(yīng)用后,大大簡化了操作過程,提高了生產(chǎn)效率。

(8)軟件更新功能 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)軟件可以根據(jù)需求進(jìn)行更新。目前 S146工作面即將回采結(jié)束,在整個(gè)工作面生產(chǎn)過程中,經(jīng)過了 2次程序修改,根據(jù)現(xiàn)場使用要求,增加了支架調(diào)架功能,改進(jìn)了成組伸縮梁控制程序,通過軟件的調(diào)整,使該系統(tǒng)更好用、更實(shí)用。

到目前為止,這套系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行一年多了,省時(shí)省力,操作方便,可靠性很高。

2010年 1月 15日第 2套支架電液控制系統(tǒng)在石溝驛煤礦 S156工作面正式投產(chǎn)使用。

4 國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)的發(fā)展展望

通過支架電液控制系統(tǒng)的使用,改變了我國煤礦傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式,提高了支架的移架速度,提高控制質(zhì)量,提高工作面生產(chǎn)的自動(dòng)化程度,降低了井下工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了煤礦生產(chǎn)效率,為煤礦安全生產(chǎn)提供了保障,通過檢測技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用提高了支架工況和控制過程的信息化程度和監(jiān)視功能,為實(shí)現(xiàn)煤礦綜采工作面數(shù)字化管理提供了手段。

國產(chǎn)支架電液控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性已能滿足我國綜采工作面發(fā)展的要求,具有質(zhì)量、價(jià)格和服務(wù)等方面的優(yōu)勢,將會(huì)有更廣闊的市場和應(yīng)用前景。

[責(zé)任編輯:王興庫]

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2010-01-08

孔國財(cái) (1971-),男,寧夏中寧人,機(jī)電工程師,現(xiàn)任神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)石溝驛煤業(yè)分公司副經(jīng)理。