郭 兵

（山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿 ，山西 兴县 033602）

随着国家科学技术的不断前进，矿用设备也得到了长足进步，综采设备在煤矿得到了广泛应用。电液控制支架作为综采工作面的高端液压支架，近些年来在高端支架市场上广受欢迎[1]，并在神华集体，平煤集团、晋煤集团取得了良好的应用效果。在煤矿的综采工作面，液压支架的电液控制是整个综采工作实现自动化控制的关键所在[2]，液压支架的电液控制技术的应用实现了煤矿综采工作面自动化控制，能有效降低煤矿井下工作人员的劳动强度，提高工作效率，改善工作条件，同时也能更好的促进安全生产。基于此，笔者对电液控制技术在综采面液压支架中使用进行分析，以期更好的促进电液控制技术的推广使用。

1 电液控制系统原理

综采工作面电液支架控制系统由电源、供液系统提供动能，通过键盘急停/闭锁装置发出运行控制指令，通过电磁铁顶杆来对先导阀阀芯进行动作，进而控制主阀对液压支架油缸进行开启工作，从而控制液压支架的工作状态。在液压支架工作期间，通过传感器检测液压支架的工作状态，各个部件之间衔接配合工作[3～4]。

2 现场应用及系统构成

2.1 工作面概况

山西某矿21201工作面位于2水平中东部，工作面走向长度2875m，倾斜长度为210m，煤层倾角为 7～10°，平均 8°，煤层厚度在 2.2～3m，平均厚度2.5m，为该矿的首个采用电液控制支架综采工作面，采用走向长壁式布置，全部垮落管理顶板，从今年1月份正式投入生产以来，累计推进进尺达到1260m，月平均原煤产量达到15万t。

电液控制系统设备主要由智能乳化液泵站，电液控制系统，液压支架及采煤机等构成，具体型号及厂家见表1。

表1 21201工作面主要设备构成及型号

2.2 电液控制系统构成

在综采工作面中，液压支架电液控制系统起到远程控制、监控，远程参数修改的作用[5]，设备主要包括井上地面的监控中心、防爆交换机、井下防爆计算机、通信网络及供电系统。液压支架电液控制系统可以实现对液压支架运行工作状态的在线监测、监控、记录，同时可以实现对数据监测结果分析和查阅的功能。电液控制系统由于具备RS485及SPI通信接口，可以与井下工作的主机进行通信数据的实时采集，并能对实时采集的数据进行分析处理，为井下事故分析提供可借鉴的最新资料。井下中央控制装置主要有井下中央控制器及支架控制器，支架控制器可以通过液压阀组对井下支架运行状态进行控制。

图2 电液控制系统组成

单个液压支架系统结构运行如图3所示，从图中可以看出，单个液压支架的控制系统是以支架液压控制器为核心构成的，上位机通过支架控制器接收压力、行程、红外、超声波等传感器信息，判断支架工作状态，做出相关指令后，通过向支架控制器传输指令控制液压直接相关动作[6]。

图3 单液压控制系统框图

3 支架配备电液控制系统的优势

3.1 实现矿压监测预警

采用液压控制系统后可以实现工作面回采过程中顶板压力、支架工作阻力等矿山压力变化情况的实时数据监测、分析，有利于实现提高回采安全性、高产高效的目的。由于布满工作面的液压支架立柱上安设有压力传感器，井下获取的支架压力具有较高的实用价值，可以根据数据开展更有针对性的矿压监测和顶板灾害预防工作。

3.2 瓦斯事故预防

矿井瓦斯严重危险井下安全生产，利用液压支架的电液控制系统可以实现对回采工作面瓦斯浓度的全覆盖监测，特别是对采煤机回采割煤期间的瓦斯浓度进行监测，对瓦斯事故进行预警。

电液控制系统通过各种传感器的布设可以方便的实现对工作面参数的监测，通过在控制系统中安设相关传感器可以监测与瓦斯突出有关的煤体温度、特定震动频率，电磁辐射强度、根据相关指数变化情况及设定的瓦斯突出预警模型，实现对瓦斯突出的预警能力，预防事故的发生，减少事故造成的人员伤亡和财产损失。但是由于导致瓦斯突出是一个复杂的动力过程，其机理尚未清晰，同时瓦斯突出预警理论也不成熟，导致对瓦斯突出的预警难以做到普遍适用。

3.3 实现工作面自动找平

综采工作面三直二平时保证回采工作高效安全进行的基础，可以利用电液控制系统中的位移传感器、应力传感器、超声测距装置、激光传感器等参数信息，准确判断出各个液压支架之间的位置关系、液压支架与刮板输送机、煤壁之间的位置关系，通过中央控制系统进行分析，进而合理确定推溜、移架距离，从而实现液压支架、刮板输送机、煤壁三者之间的校准。工作面顶底板找平功能的实现得益于在电液控制系统中布设角度传感器，原理与前者相似，但由于受到传感器安设及监测数据精度原因，工作面自动找平功能还不够完善。

3.4 实现液压支架、采煤机、刮板输送机三机联动

液压支架、采煤机、刮板输送机三机联动功能的实现得益于液压支架的自动控制功能。具体参数见表2。

表2 参数设定值

电液控制系统中的红外传感器探测到采煤机的具体位置，通过支架控制器将位置信息传递给井下中央控制器，中央控制器通过内部处理程序结合红外传感器的位置信息，自行发出相关控制指令，支架控制器接收到指令后完成相关操作。例如：液压支架在采煤机前后自行完成收护帮顶工作，在采煤机完成割煤工作后，液压支架自动完成移架，推溜、喷雾降尘等工作。操作人员只需要在控制主机上完成相关参数的设定，验算无误后，剩余的工作均可由计算机操控完成，实现液压支架自动化工作，提升生产效率，减少工作面现场工作人员数量。但是由于端头要割三角煤，在实际运用中端头的20架支架上安设了自动屏蔽保护装置，即端头的20架支架不受中央控制机移架指令的控制，需要1名支架工进行拉架工作。

4 总结

综采工作面液压支架电液控制系统现阶段是煤矿综采工作面实现高产高效的重要手段，在矿业中的应用也日趋广泛，本文在分析电液控制系统原理的基础上，以山西某矿21201工作面为例对该综采工作面主要配套设备、电液控制系统组成以及电液控制系统在实践中应用的优势进行了分析，以期更好的促进液压支架电液控制系统在综采工作面的应用。