成楊偉
(山西煤炭運銷集團同富新煤業(yè)有限公司,山西 臨汾 041000)
裝備的自動化是建設(shè)高產(chǎn)高效礦井、實現(xiàn)減人提效的有效途徑[1]。支架電液控制是將電子技術(shù)、液壓技術(shù)和計算機控制技術(shù)結(jié)合為一體的新技術(shù)[2]。采用電液控制的液壓支架能夠有效地提高工作面推進速度,降低工人勞動強度,提高工作面安全水平[3-4]。
山西煤銷同富新煤礦10203綜采工作面采用長臂后退式采煤法開采10#煤層,頂板管理為全部垮落法。地面標高+1345~+1415m,工作面標高+1244.780 ~ +1308.361 m,埋藏較淺。通過地質(zhì)資料分析煤層賦存較穩(wěn)定,煤層厚度為2.6m,頂板為厚度約6m的K2石灰?guī)r,底板為厚度約3m的砂質(zhì)泥巖和鋁質(zhì)泥巖。10203工作面總體構(gòu)造簡單,地層傾角5°~10°,正常涌水量為7m3/h。
支架電液控制系統(tǒng)的核心是電液控制閥組[5]。通過表1對不同型式的電液換向閥的比較,在壓差為7MPa時,SAC型的流量最大,關(guān)閉時間最小,過液能力強,能滿足快速移架的需要,因此決定采用北京天瑪公司的SAC型換向閥。
表1 電液控換向閥性能比較
圖1所示為FHD320/31.5Z型電液換向閥,其公稱壓力為31.5MPa,公稱流量為320L/min。
(1)高壓液體從P口進入,在經(jīng)過支架過濾器后分別向電磁先導(dǎo)閥和主控閥供液。向電磁先導(dǎo)閥提供的液體經(jīng)過濾器過濾,到達電磁先導(dǎo)閥的P口,回液時經(jīng)回液單向閥進入主回路中,該閥在此起到回液斷路閥的作用。電磁先導(dǎo)閥回液和主換向閥回液這兩路回液共同組成主控閥的回液。
(2)“零”位時,由于電磁鐵斷電,無磁力輸出,此時先導(dǎo)閥工作口A與回液口R相通,而與高壓液體P隔開;同時主閥閥芯在彈簧力的作用下也處于“零”位,工作口與回液口R相通,而與高壓液體P隔開。
圖1 FHD320/31.5Z型電液換向閥
圖2 不同工作狀態(tài)液路圖
(3)“工作”位置,電磁鐵通電,產(chǎn)生磁力,吸引壓桿,開啟先導(dǎo)閥,先導(dǎo)閥進入工作狀態(tài)。此時先導(dǎo)閥工作口A與高壓液P相通,與回液口R隔開,向主閥芯的控制口輸入高壓液體。高壓液體推動主閥芯的活塞和閥桿,將主閥的工作口與高壓液體P口接通,與回液口R斷開,進入工作狀態(tài)。如圖2。
10203綜采工作面每臺液壓支架全部配套安裝SAC型支架電液控制系統(tǒng),每臺支架液壓載荷工作阻力測定通過電液控制系統(tǒng)中的壓力傳感器進行在線實時監(jiān)測。
用于檢測支架立柱缸內(nèi)的液體壓力的GPD60型壓力傳感器,其工作電壓為DC12V,測量范圍為0~60MPa。傳感元件為電阻應(yīng)變片橋路,為了保證數(shù)據(jù)的準確性,在傳感器內(nèi)安裝了低漂移放大器進行溫度補償,輸出標準的電壓模擬信號(0.78~4.94V)給控制器。
在列車站配備1臺隔爆兼本安型井下主控計算機,主要功能是:(1)通過設(shè)置輸入控制參數(shù),發(fā)出命令控制工作面支架動作;(2)對工作面支架控制器傳來的數(shù)據(jù)進行匯集并存儲,工作人員可通過屏幕上顯示的數(shù)據(jù)信息進行分析判斷;(3)收集的數(shù)據(jù)可通過本安型光纖環(huán)網(wǎng)交換機報送到地面調(diào)度指揮中心的工作面監(jiān)控主機上,實現(xiàn)集中控制和管理。
(1)采用自動化技術(shù)工人可在遠程對液壓支架的動作進行控制,顯著提高了支架的移架速度,改善了工人的勞動條件,提高了生產(chǎn)效率;
(2)實現(xiàn)了集中控制與集中管理,提高了煤礦的管理水平;
(3)易于實現(xiàn)帶壓移架,減少支架事故發(fā)生,保護頂板圍巖的穩(wěn)定,延長了液壓支架的使用壽命;
(4)壓力傳感器的使用使壓力達到可視化的目的,液壓支架的額定初撐力得到了保證,便于對頂板的管理,減少事故的發(fā)生。
經(jīng)過井下實踐檢驗,北京天瑪公司的SAC型電液控制系統(tǒng)性能可靠,不僅極大地提高了支架的移架速度和生產(chǎn)效率,而且實現(xiàn)了集中控制與集中管理,提高了煤礦的管理水平。