折力兵

(西山煤電集團公司東曲煤礦,山西太原 030200)

采煤機自動調(diào)高控制及相關技術*

折力兵

(西山煤電集團公司東曲煤礦,山西太原 030200)

隨著煤礦產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大,實現(xiàn)采煤機的自動化控制技術是提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率的關鍵,我國在這方面投入了大量的精力,當前我國已經(jīng)在采煤機的自動調(diào)高技術上有了一定的成果。主要介紹了我國當前對采煤機自動調(diào)高技術的研究和相關成果,并分析了這一技術的應用前景。

采煤機;自動調(diào)高控制;技術;應用

0 引 言

采煤機是煤礦綜合采掘中的關鍵設備之一,對于采煤的質(zhì)量和效率都有極大的影響作用,同時也是確保煤礦生產(chǎn)安全的重要環(huán)節(jié)。在采煤機的結構功能中,調(diào)高技術又對采煤機的整體功能起到了重要的影響。我國當前最常用的采煤調(diào)高技術是滾筒調(diào)高技術。為了提高采煤工作的效率,我國當前正致力于對采煤機的調(diào)高技術進行自動化處理,當前已經(jīng)取得了一定的成果。本文主要對采煤機的自動調(diào)高技術進行了分析,并總結了其中的技術要點。

1 采煤機自動調(diào)高控制研究現(xiàn)狀

我國在采煤機的自動調(diào)高控制研究上的起步較晚,因此在研究成果上與發(fā)達國家仍有較大的差距。我國在采煤機的自動調(diào)高控制技術上主要著重于對滾筒自動調(diào)高技術的研究。不同的專家學者分別從油缸的滾筒切割狀態(tài)、液壓系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)裝置、滾筒調(diào)高的電液服務系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、非線性控制機、神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)等方面進行了研究[1]。

盡管我國對采煤機的自動調(diào)高技術進行了廣泛的研究,在但研究上還存在一些問題。例如,在對采煤機的調(diào)高負載研究上,缺乏一定的實踐數(shù)據(jù)支持,僅僅停留在理論研究上,對實際應用的考慮較少。對采煤機滾筒自動調(diào)高技術的研究還不夠深入,沒有進行充分的試驗室實驗,導致采煤機的實際應用價值沒有得到明顯的提高。

2 采煤機自動調(diào)高控制及其關鍵技術

2.1 采煤機調(diào)高機構及其控制

采煤機中最重要的組成部分為滾筒調(diào)高機構。滾筒調(diào)高結構在采煤機的運行過程中起到了調(diào)節(jié)采煤機高度的作用,從而確保采煤機能夠?qū)Σ煌叨鹊拿簩佣歼M行開采,提高煤礦開采的效率。而采煤機的自動控制技術則指對采煤機的調(diào)高系統(tǒng)進行預先的設置,使得采煤機能夠在采煤現(xiàn)場進行規(guī)律的高度的調(diào)節(jié),再輔助一定的人工調(diào)節(jié),來完成整個高度調(diào)節(jié)工作。

采煤機中的滾筒通常為雙滾筒。在調(diào)節(jié)方式上,一般通過搖臂的調(diào)節(jié)、切割部分調(diào)節(jié)及機身的調(diào)節(jié)來完成高度的調(diào)節(jié)過程。這三種調(diào)節(jié)方式的共同之處在于都通過油缸活塞的伸縮來實現(xiàn)對采煤機高度的調(diào)節(jié)。不同點在于在三種調(diào)節(jié)方式中,活塞的按照位置和驅(qū)動方式有所差異。當前,世界上采用較為廣泛的是大功率的搖臂調(diào)高方式,從搖臂調(diào)高方式可以看到,在這一種調(diào)高方式中,油缸是架設在機身的側(cè)下方的,在另一端還有一個較小的搖臂起到輔助作用。這種調(diào)高方式具有調(diào)高范圍大,效果好的優(yōu)點,并且還有水平調(diào)高和傾斜調(diào)高兩種方式可供選擇,因此在各種機型的煤礦機中都有廣泛的應用。本文將搖臂式的調(diào)高方式作為主要的研究對象進行了分析[2]。

2.2 采煤機螺旋滾筒截割負載力學特性研究

采煤機的工作對象是煤礦或煤礦與巖石混雜的物質(zhì)。采煤機起到了對煤礦及混合物的切割作用。采礦機的切割效果受到煤礦性質(zhì)的影響,因此要確保采煤的質(zhì)量必須對采煤機的功能、特性及煤礦的性質(zhì)入手進行研究。在進行實際的采煤前,應當對煤層的狀態(tài)進行模擬,并在實驗室中進行采煤現(xiàn)場的模擬,根據(jù)實驗結果對采煤機的參數(shù)設定進行調(diào)整,確保在實際的采煤過程中,采煤機能夠充分適應實際的環(huán)境情況,保證采煤工作的質(zhì)量和效率。

煤礦是由遠古植物經(jīng)過長期復雜的變化而形成的。在不同時期形成的煤層在物理化學性質(zhì)上都會有很大的差異,因此在進行切割時也必須采用不同的工藝。而同一個區(qū)域內(nèi)的煤層極有可能是由不同時期形成的煤層而組成的,從而形成了較為復雜的煤礦結構,給采煤工作帶了一定的難度。有些煤層中含有較多的碳,在剛度上較高,在采掘的過程中需要使用強度較高的采煤機;而有些煤層中含有硬度較大的硫化物和硅化物等,在進行切割時必須選擇承載力較大的滾筒來保證切割的質(zhì)量。在進行采煤機的滾筒選擇時必須充分考慮到煤礦的性質(zhì),做出有針對性的選擇,否則不僅達不到采煤的質(zhì)量要求,還會對采煤機的滾筒造成嚴重的破壞[3]。

一般在進行實際的采煤工作前,工作人員都會對采煤狀況進行模擬。當前常用的采煤模擬方式主要有三種。第一種是在實際的采掘面進行小規(guī)模的試采。這種實驗方式能夠掌握真實的信息,但在操作上較為復雜,并且容易對設備產(chǎn)生一定的磨損,在安全性上較差,不適用于大規(guī)模的采煤實驗。第二種是在地面上制作煤巖介質(zhì),將采煤的過程移到地面上來進行。這種實驗方式在安全性上有了一定的提升,但介質(zhì)制作的過程較為復雜,并且制作出的煤巖介質(zhì)與實際的煤巖還是存在較大的差距,在實驗數(shù)據(jù)的真實性上難以有所保障。第三種實驗方法是根據(jù)一定的準則來制作煤巖介質(zhì)的物理模型。這種實驗方式能夠更為真實的模擬出實際的采煤過程,在安全性和信息的準確性上都有較好的保證,是當前使用最為廣泛的一種實驗方式。

2.3 基于記憶截割的采煤機煤巖界面自動識別方法研究

機器人控制技術在許多產(chǎn)業(yè)中都得以應用,并且取得了良好的效果。在采煤的發(fā)展過程中也受到了這一技術理論的影響,尤其是在采煤機自動化發(fā)展的過程中,機器人控制技術為自動化理論提供了一定的參考思路。在機器人控制技術中最為重要的就是記憶控制技術,體現(xiàn)在采煤機的控制技術上就是記憶截割技術的應用。記憶切割技術能夠?qū)崿F(xiàn)對信息的集中化處理,并且提高了采煤機自動識別功能和數(shù)據(jù)存儲功能。記憶切割技術以傳感技術和計算機技術為基礎,能夠?qū)γ簩舆M行直接的識別,即使是厚度較大的煤層在采用了這一技術后也能進行自動化的控制。

采煤機滾筒的自動控制技術的核心是煤巖界面的自動識別技術。而煤巖界面的識別實際上是一個映射問題,只要能夠找到相互的對應關系和轉(zhuǎn)化方式,就能在極短的時間內(nèi)實現(xiàn)煤巖層的自動識別。當前,自動識別技術也是我國采煤企業(yè)和相關研究人員研究的重點。只要能夠得出對煤巖層的智能識別公式,就能極大的提高采煤機的自動化水平,最終提高煤礦產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率[4]。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡是一種適應性較強的映射方式,它通過輸出神經(jīng)元來對模型進行等效劃分,從而實現(xiàn)對煤巖層的自動識別。這種方式已經(jīng)成為了最常用的煤巖層識別方式。人工神經(jīng)網(wǎng)絡的方式在與邏輯運算、遺傳概率算法等進行融合后,能夠進一步提高自動識別的準確性和效率。但這一種識別方式容易受到截割介質(zhì)的影響,在實驗室中的模擬難度較大,因此還需要進一步的完善和發(fā)展。

3 結 語

采煤機的自動化控制是實現(xiàn)采煤效率提高的關鍵環(huán)節(jié),我國當前最常用的采煤自動化控制技術是滾筒控制技術,但在煤礦產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展、技術和設備更新頻繁的形勢下,這種傳統(tǒng)的控制模式已經(jīng)難以滿足煤礦生產(chǎn)的實際需求。本文從采煤機自動調(diào)高控制系統(tǒng)的技術和相關研究理論出發(fā),總結了采煤機自動控制技術的要點,希望能對采煤機的自動化發(fā)展提供一定的參考。

[1] 張麗麗,譚 超,王忠賓.基于微粒群算法的采煤機記憶截割路徑優(yōu)化[J].煤炭科學技術,2011(38):69-71.

[2] 周 斌,王忠賓.灰色系統(tǒng)理論在采煤機記憶截割技術中的應用[J].煤炭科學技術,2011(39):75-77.

[3] 徐志鵬.王忠賓.基于粒子濾波的采煤機截割負載特性分析[J].煤炭學報,2011(4):96-99.

[4] 權國通,譚 超,周 斌.基于模糊自適應PID算法的采煤機液壓自動調(diào)高系統(tǒng)研究[J].礦山機械,2010(15):20-23.

Automatic Height-Adjustment Control and Related Technology of Coal Mining Machine

ZHE Li-bing
(Dongqu Coal Mine,Xishan Coal Electricity Group Corporation,Taiyuan Shanxi 030200,China)

With the continuous expansion of the scale of coal mine industry,to realize the automation control technology of coal mining machine is the key to improve the production efficiency of coal enterprises,China in this regard has invested a lot of energy,and the current China has made some achievements in the coal mining machine automatic control technology.This paper mainly introduces the research and the related results of automatic height-adjustment control technology of the coal mining machine in China,and analyzes the application prospect of this technology.

coal mining machine;automatic height-adjustment control;technology;application

TD608

A

1007-4414(2015)05-0166-02

10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.05.060

2015-08-17

折力兵(1982-),男,山西古交人,助理工程師,主要從事煤礦安監(jiān)方面的工作。