李 鹏

(山西西山煤电股份有限公司 西铭矿，山西 太原 030052)

0 引言

支架是煤矿回采工作面的重要设备，对工作面回采后的冒落顶板起到支撑控制作用，为采煤机、刮板输送机和工作面其他设备提供正常作业所需的空间，也为操作人员提供进出空间，其质量直接影响着回采工作面作业的安全高效程度。由于支架电液控制系统控制着支架的升、降、推、移等动作，因此支架电液控制系统运行的安全可靠性对保证回采工作面的安全高效生产、现场作业人员人身安全都有着重要的实际意义。

1 综采工作面基本情况

西铭矿始建于20世纪50年代，位于山西省省会太原市万柏林区，公路、铁路运输便利。矿井核定生产能力为360万吨/年，属高瓦斯矿井。

49407综采工作面位于西铭矿南四采区，东部与南四轨道巷相邻，南北分别与已回采的49409工作面和49405工作面相邻，西部与南四尾巷相邻。上覆8#煤已回采，8#与9#煤层间距为1.10 m～4.05 m，平均为2.88 m。9#煤层煤厚为2.09 m～3.50 m，平均为2.86 m；煤层倾角为2°～11°，平均为5°。工作面上覆岩层直接顶岩性为厚度2.68 m的细粒砂岩，在向上老顶岩性为厚度7.82 m的石灰岩(但该岩层的完整稳定性已在8#煤层回采后遭到破坏)。

工作面布置两条顺槽，分别为长度为1 877 m的皮带巷和长度为1 847 m的轨道巷。切眼布置于工作面最西端，切眼长186 m，由西向东推进。切眼布置125台ZY6800/20/42D型两柱掩护式支架，配备ZDYZ型支架电液控制系统。

2 ZDYZ型支架电液控制系统

2.1 电液控制系统组成

支架控制系统主要由监控主机、支架控制器、支架服务器、供电电源箱、隔离耦合器、各种阀组和传感器等组成。工作面各台支架分别安装支架控制器、液压阀组，并将液压阀组的主阀与支架控制器连接。采用架间连接器将安装于各台支架的支架控制器进行连接，以形成整个工作面的支架电液控制系统。其中，支架控制器、液压主阀、反冲洗过滤器每架一台；矿用隔爆兼本安型电源每6架一个，为支架电液系统供电；隔离耦合器每6架一个。ZDYZ型支架电液控制系统组成如表1所示。

表1 ZDYZ型支架电液控制系统组成

ZDYZ型支架电液控制系统连线示意图如图1所示。

图1 ZDYZ型支架电液控制系统连线示意图

2.2 支架控制器

支架控制器是整个电液控制系统中最重要的设备，安装于工作面各台支架的支架控制器与其配接的其他部件可称为单独的单支架电液控制系统，可实现支架的功能动作。

支架控制器配备有：1个4行8列的2.4寸OLED显示屏；30个功能按键；30个按键指示灯；4个状态指示灯；1个急停闭锁按钮模块；1个对码指示灯模块；1个蜂鸣器；6路对外接口，其中5路CAN接口、1路模拟量接口。

支架控制器内部存储有各种操作功能的程序，当接收到操作指令(按键或遥控器遥控)后，按照既定的操作流程将控制指令发送给电磁阀驱动器，电磁阀驱动器按照每步接收的指令控制各先导阀依次动作，驱动主控换向阀通断，用以实现油缸进液/回液控制。

ZDYZ-Z型矿用本安型支架控制器如图2所示。

图2 ZDYZ-Z型矿用本安型支架控制器

2.3 电源箱

电源箱为整个电液控制系统提供电源，其输入电压为127 V(波动范围75%～120%)的交流电源，转换为电液控制系统所需的电压为12 V的直流电。电源箱中布置4个单独AC-DC模块，形成两路电流为1.75 A的单独整定电源。此外，电源箱配备2路隔离CAN通信接口和5个状态指示灯，其中4个红灯指示供电状态、1个黄灯指示通信状态。

2.4 隔离耦合器

在使用两组电源箱给不同支架控制器供电的情况下，通过隔离耦合器可以对相邻两组支架的控制器电源组进行电气隔离、通信耦合。隔离耦合器配备2路隔离CAN通信通道和3个状态指示灯，其中2个红灯指示供电状态、1个黄灯指示通信状态。

2.5 电磁阀驱动器

电磁阀驱动器具有以下功能：接收支架控制器发送的控制指令，分别驱动对应先导阀；并提供运行、通讯状态指示；根据不同功能需求，灵活调节输出线缆数量；采集先导阀工作状态，并上传到支架控制器。并且，电磁阀驱动器提供1路～22路功能输出，提供1路CAN通信接口，具有3个状态指示灯，其中左侧绿灯指示运行状态、中间黄灯指示数据发送状态、右侧黄灯指示数据接收状态。

2.6 片阀阀组

经改造后片阀阀组由原片阀和片阀驱动装置构成。片阀驱动装置是一种电动先导阀，通过给内部线圈供电后的吸力使内部推杆动作推动原片阀动作，每个片阀驱动装置有两个电磁线圈，分别控制两个动作。当不使用电控进行片阀驱动时，还可以继续使用片阀手柄进行功能操作。并且，片阀阀组配备2个状态指示灯，分别指示各电动动作状态。

2.7 支架遥控器

支架遥控器具有红外收发功能，可实现红外对码；包括无线模块和内置天线，可实现无线控制以及数据传输功能，能够与单支架控制系统进行无线双向通讯；具有按键输入功能，可实现本架推溜，邻架、隔架的单个支架动作的非自动、自动顺序联动控制，支架组自动控制；配备液晶显示屏，能够显示电池电量信息、无线信号强度、受控支架信息等。

2.8 监控主机

监控主机配备19寸工业液晶显示器，键盘与主机一体设计，具备工业以太网、CAN总线和RS485各1路，预留2路USB接口，其供电电源为电压127 V(波动范围75%～120%)交流电源。监控主机具有集中、存储以及显示主机控制器传输数据的功能，并且通过在监控主机中输入控制参数，还可以对支架的动作进行控制。

3 ZDYZ型支架电液控制系统原理

49407综采工作面每台支架安装一台支架控制器、声光报警器、电磁阀驱动器、片阀阀组、压力传感器和控制电缆，组成一个单支架的电液控制系统。通过支架控制器按键或遥控器按键发出指令信号，利用控制电缆将指令信号传输到邻架支架控制器，邻架支架控制器根据内部设定程序发送控制程序给电磁阀驱动器，由电磁阀驱动器控制相应电磁阀动作。

支架服务器采集采煤机的运行位置，控制采煤机位置前后的支架控制器作出符合生产工艺要求的相应动作。

ZDYZ型支架电液控制系统跟机原理如图3所示。

图3 ZDYZ型支架电液控制系统跟机原理图

4 结论

49407综采工作面应用ZDYZ型支架电液控制系统后，运行状况良好、跟机跟顶及时、无漏顶等现象。支架电液控制系统是工作面自动化程度的显著标志，与现代计算机计术、信息技术等高科技技术紧密融合，对进一步实现工作面无人化、智能化开采具有积极的现实意义。