孔國財

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

SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)在石溝驛礦的應用

孔國財

(神華寧夏煤業(yè)集團石溝驛煤業(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工作面中的應用為案例,詳細介紹了國產液壓支架電液控制系統(tǒng)的支架單動作控制、自動移架控制、支架成組動作控制、采煤機位置檢測與跟機自動化控制等功能和實現(xiàn),最后預測了國產電液控制系統(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

隨著電子計算機和自動控制技術的發(fā)展,采煤技術設備的自動化也日趨成熟,液壓支架的電液控制也隨之發(fā)展起來。

當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。我國綜采機械化水平自 20世紀 70年代以來取得了飛速發(fā)展,特別是進入 90年代以后,神華集團神東公司引進了 1套液壓支架及其電液控制系統(tǒng),回采工作面的自動化程度達到了世界先進水平,該系統(tǒng)工作可靠,故障率低,深受井下工人的歡迎。但由于引進的電液控制系統(tǒng)價格極其昂貴,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。因此,進行自主知識產權的液壓支架的研發(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權的電液控制系統(tǒng),2008年該系統(tǒng)通過了煤炭工業(yè)協(xié)會組織的技術鑒定,與會專家一致認為,“該項目在國內首次研制成功具有完全自主知識產權的 SAC型支架電液控制系統(tǒng),整體技術達到國際先進水平,部分達到國際領先水平,對煤礦生產現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義”,標志著我國結束了該項技術及產品長期依賴進口的局面。

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效率,改善煤礦工人勞動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操作液壓閥控制支架存在的勞動強度高、效率低、人員多、安全隱患多等問題。此外,該系統(tǒng)與從國外進口同等設備相比,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控制方式速度較慢,效率低,操作勞動量大,支架動作難以規(guī)范。

S146工作面選用MG250/556-WD型采煤機、SGZ730/500型刮板輸送機和 PLM1000型破碎機等作為割煤和運煤系統(tǒng)。目前工作面共計有 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工作面生產使用,該系統(tǒng)主要由支架控制器、支架人機操作界面、隔離耦合器、壓力傳感器、行程傳感器、采煤機位置監(jiān)測傳感器、工作面巷道監(jiān)控主機、本安電源、電液控制主閥、電磁先導閥和高壓過濾站等設備組成。其系統(tǒng)組成如圖1所示。

SAC系統(tǒng)在 S146工作面實現(xiàn)了以下功能:

圖1 SAC系統(tǒng)組成

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

(2)自動移架控制 自動移架的整個過程分為自動降 -移 -升,根據(jù)工人的實際操作過程,以傳感器實時檢測的數(shù)據(jù)和控制器的參數(shù)設置為依據(jù),通過程序控制,實現(xiàn)支架的自動降 -移 -升和與之關聯(lián)的其他動作 (如平衡千斤頂),達到智能控制。

(3)支架成組動作控制 SAC液壓支架電液控制系統(tǒng)通過程序為自動移架、推溜、拉溜、護幫板伸出和收回等動作提供了成組自動控制功能。目前在 S146工作面主要使用成組自動移架程序控制,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,采用手動操作方式,執(zhí)行推溜動作需要每個支架單獨進行一次推溜操作,推溜動作到位以后再一次進行復位操作,操作工人需要在工作面不停的跑來跑去,不停的操作,勞動強度大,既費時又費力,采用電液控制系統(tǒng)以后,操作工只要進行一次鍵盤操作,工作面 15～20個支架就可以一次性完成推溜動作,而且由于采用了傳感器進行推溜行程控制,推溜效果特別好,使刮板輸送機受力均衡,延長了設備的使用壽命,提高了工作面生產效率,降低了工人的勞動強度,深受井下工人的歡迎。

(4)立柱自動補壓功能 電液控制系統(tǒng)在正常情況下,會定時檢測支架立柱壓力,立柱在支撐過程中如因某種原因發(fā)生壓力降落,當壓力降至某一設定范圍時,系統(tǒng)會自動執(zhí)行升柱,補壓到規(guī)定壓力,并可執(zhí)行多次,保證支護質量,對工作面頂板實施有效控制。

(5)采煤機位置檢測與跟機自動化控制 通過采煤機位置監(jiān)測傳感器、網絡變換器和監(jiān)控主機,根據(jù)工作面作業(yè)規(guī)程,可以隨時確定采煤機運行到某一位置時哪些支架應該執(zhí)行什么動作,通過程序控制使之自動實現(xiàn)相應功能。

(6)信息顯示、存儲和上傳等功能 井下監(jiān)控主機具有集中監(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),及時根據(jù)監(jiān)控主機信息對工作面情況進行控制。

(7)調架功能 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)增加的一項新功能。由于 S146工作面走向長度、傾斜長度較長,工作面內有 5條斷層等惡劣條件的影響,需要實現(xiàn)對支架運動過程中的位置進行調整,研發(fā)人員深入工作面生產第一線調研,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際操作過程,對電液控制系統(tǒng)軟件進行修改,并在井下工作面實施。該項功能實際應用后,大大簡化了操作過程,提高了生產效率。

(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)需求進行更新。目前 S146工作面即將回采結束,在整個工作面生產過程中,經過了 2次程序修改,根據(jù)現(xiàn)場使用要求,增加了支架調架功能,改進了成組伸縮梁控制程序,通過軟件的調整,使該系統(tǒng)更好用、更實用。

到目前為止,這套系統(tǒng)已經穩(wěn)定運行一年多了,省時省力,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工作面正式投產使用。

4 國產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)的生產管理方式,提高了支架的移架速度,提高控制質量,提高工作面生產的自動化程度,降低了井下工人的勞動強度,提高了煤礦生產效率,為煤礦安全生產提供了保障,通過檢測技術和計算機技術的應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,為實現(xiàn)煤礦綜采工作面數(shù)字化管理提供了手段。

國產支架電液控制系統(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,具有質量、價格和服務等方面的優(yōu)勢,將會有更廣闊的市場和應用前景。

[責任編輯:王興庫]

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2010-01-08

孔國財 (1971-),男,寧夏中寧人,機電工程師,現(xiàn)任神華寧夏煤業(yè)集團石溝驛煤業(yè)分公司副經理。