孔国财

(神华宁夏煤业集团石沟驿煤业分公司,宁夏灵武 750407)

SAC液压支架电液控制系统在石沟驿矿的应用

孔国财

(神华宁夏煤业集团石沟驿煤业分公司,宁夏灵武 750407)

以 SAC液压支架电液控制系统在石沟驿煤矿 S146工作面中的应用为案例,详细介绍了国产液压支架电液控制系统的支架单动作控制、自动移架控制、支架成组动作控制、采煤机位置检测与跟机自动化控制等功能和实现,最后预测了国产电液控制系统的发展趋势。

SAC液压支架电液控制系统;液压支架;电液控制系统

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

随着电子计算机和自动控制技术的发展,采煤技术设备的自动化也日趋成熟,液压支架的电液控制也随之发展起来。

当前国际上主流的液压支架电液控制系统有: DBT公司的 PM4,MARCO公司的 PM32和 JOY公司的 RS20型等。美国、澳大利亚、南非等国家的煤矿新装备的综采工作面几乎全部采用电液控制的液压支架。我国综采机械化水平自 20世纪 70年代以来取得了飞速发展,特别是进入 90年代以后,神华集团神东公司引进了 1套液压支架及其电液控制系统,回采工作面的自动化程度达到了世界先进水平,该系统工作可靠,故障率低,深受井下工人的欢迎。但由于引进的电液控制系统价格极其昂贵,支架电液控制系统也只能在少数矿区使用,不可能大量的引进。因此,进行自主知识产权的液压支架的研发显得尤为必要。

1 SAC液压支架电液控制系统

SAC(ShieldAuto-Control)液压支架电液控制系统是北京天地玛珂电液控制系统有限公司(以下简称北京天玛公司)自主研发的具有完全的自主知识产权的电液控制系统,2008年该系统通过了煤炭工业协会组织的技术鉴定,与会专家一致认为,“该项目在国内首次研制成功具有完全自主知识产权的 SAC型支架电液控制系统,整体技术达到国际先进水平,部分达到国际领先水平,对煤矿生产现代化发展具有重要意义”,标志着我国结束了该项技术及产品长期依赖进口的局面。

该系统的研制成功,对于保证综采工作面的安全、提高回采工作面的生产效率,改善煤矿工人劳动条件等方面具有重要意义,可有效解决综采工作面采用手动操作液压阀控制支架存在的劳动强度高、效率低、人员多、安全隐患多等问题。此外,该系统与从国外进口同等设备相比,煤矿可节约50%左右的成本。

2 石沟驿煤矿 S146工作面地质条件

石沟驿煤矿 S146工作面所采六煤层总厚为1.6m,工作面走向长 2443m,倾斜长 225m,倾角17.5°,开采范围内有 5条断层,组成断层群,断层处顶板易破碎,易造成漏顶和冒顶事故,工作环境较恶劣,采用人工原始的手动控制方式速度较慢,效率低,操作劳动量大,支架动作难以规范。

S146工作面选用MG250/556-WD型采煤机、SGZ730/500型刮板输送机和 PLM1000型破碎机等作为割煤和运煤系统。目前工作面共计有 152架支架,143架支架控制顶板,其中排头架 2架,型号ZYP4800/16/34D;过渡架 10架,型号 ZY4800/ 12/28;基本支架 131架,型号 ZY4800/12/28。

3 SAC液压支架电液控制系统的应用

2008年 9月 10日 SAC液压支架电液控制系统正式在 S146工作面生产使用,该系统主要由支架控制器、支架人机操作界面、隔离耦合器、压力传感器、行程传感器、采煤机位置监测传感器、工作面巷道监控主机、本安电源、电液控制主阀、电磁先导阀和高压过滤站等设备组成。其系统组成如图1所示。

SAC系统在 S146工作面实现了以下功能:

图1 SAC系统组成

(1)实现了支架的单动作控制 通过支架控制器、人机操作界面和隔离耦合器,在任意一个支架上,选定本架或左/右邻架为被控支架,通过操作使被控支架实现立柱升、立柱降、移架等操作。

(2)自动移架控制 自动移架的整个过程分为自动降 -移 -升,根据工人的实际操作过程,以传感器实时检测的数据和控制器的参数设置为依据,通过程序控制,实现支架的自动降 -移 -升和与之关联的其他动作 (如平衡千斤顶),达到智能控制。

(3)支架成组动作控制 SAC液压支架电液控制系统通过程序为自动移架、推溜、拉溜、护帮板伸出和收回等动作提供了成组自动控制功能。目前在 S146工作面主要使用成组自动移架程序控制,成组伸缩梁伸出和收回控制,成组推溜和拉溜控制。在使用电液控制以前,采用手动操作方式,执行推溜动作需要每个支架单独进行一次推溜操作,推溜动作到位以后再一次进行复位操作,操作工人需要在工作面不停的跑来跑去,不停的操作,劳动强度大,既费时又费力,采用电液控制系统以后,操作工只要进行一次键盘操作,工作面 15～20个支架就可以一次性完成推溜动作,而且由于采用了传感器进行推溜行程控制,推溜效果特别好,使刮板输送机受力均衡,延长了设备的使用寿命,提高了工作面生产效率,降低了工人的劳动强度,深受井下工人的欢迎。

(4)立柱自动补压功能 电液控制系统在正常情况下,会定时检测支架立柱压力,立柱在支撑过程中如因某种原因发生压力降落,当压力降至某一设定范围时,系统会自动执行升柱,补压到规定压力,并可执行多次,保证支护质量,对工作面顶板实施有效控制。

(5)采煤机位置检测与跟机自动化控制 通过采煤机位置监测传感器、网络变换器和监控主机,根据工作面作业规程,可以随时确定采煤机运行到某一位置时哪些支架应该执行什么动作,通过程序控制使之自动实现相应功能。

(6)信息显示、存储和上传等功能 井下监控主机具有集中监测功能、数据显示和数据上传到地面等功能,使煤矿管理人员可以在控制台和办公室看到工作面支架电液控制系统数据,及时根据监控主机信息对工作面情况进行控制。

(7)调架功能 该功能是石沟驿煤矿根据S146工作面支架配置和顶板条件等特殊环境,在井下使用过程中,在 SAC系统增加的一项新功能。由于 S146工作面走向长度、倾斜长度较长,工作面内有 5条断层等恶劣条件的影响,需要实现对支架运动过程中的位置进行调整,研发人员深入工作面生产第一线调研,跟班作业,根据现场存在移架不齐等问题,了解工作面井下工人的实际操作过程,对电液控制系统软件进行修改,并在井下工作面实施。该项功能实际应用后,大大简化了操作过程,提高了生产效率。

(8)软件更新功能 SAC液压支架电液控制系统软件可以根据需求进行更新。目前 S146工作面即将回采结束,在整个工作面生产过程中,经过了 2次程序修改,根据现场使用要求,增加了支架调架功能,改进了成组伸缩梁控制程序,通过软件的调整,使该系统更好用、更实用。

到目前为止,这套系统已经稳定运行一年多了,省时省力,操作方便,可靠性很高。

2010年 1月 15日第 2套支架电液控制系统在石沟驿煤矿 S156工作面正式投产使用。

4 国产液压支架电液控制系统的发展展望

通过支架电液控制系统的使用,改变了我国煤矿传统的生产管理方式,提高了支架的移架速度,提高控制质量,提高工作面生产的自动化程度,降低了井下工人的劳动强度,提高了煤矿生产效率,为煤矿安全生产提供了保障,通过检测技术和计算机技术的应用提高了支架工况和控制过程的信息化程度和监视功能,为实现煤矿综采工作面数字化管理提供了手段。

国产支架电液控制系统的稳定性和可靠性已能满足我国综采工作面发展的要求,具有质量、价格和服务等方面的优势,将会有更广阔的市场和应用前景。

[责任编辑:王兴库]

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2010-01-08

孔国财 (1971-),男,宁夏中宁人,机电工程师,现任神华宁夏煤业集团石沟驿煤业分公司副经理。