文/武行宇

幾十年來，我國煤炭事業(yè)蓬勃發(fā)展，煤礦開發(fā)程度不斷加深，同時，煤礦資源越來越少，煤礦開采環(huán)境也越來越惡劣，因此也逐漸提高了對煤礦生產(chǎn)設(shè)備的要求。采煤機是煤礦開采過程中不可或缺的重要機械設(shè)備，其主要由機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)等部分組成。采煤機實際進行煤礦開采的時候，滾筒需要隨著煤層厚度的變化而發(fā)生改變，這就要求采煤機必須要有高精準度的調(diào)高機構(gòu)。普通采煤機中，是由液壓系統(tǒng)為調(diào)高機構(gòu)提供動力的。采煤機中，調(diào)高機構(gòu)占據(jù)著核心地位，調(diào)高機構(gòu)的性能對采煤機的穩(wěn)定性產(chǎn)生著明顯的影響，還在一定程度上影響著煤礦開采效率。基于這樣的原因，必須加強對采煤機自動化調(diào)高系統(tǒng)的應(yīng)用，充分發(fā)揮采煤機自動化調(diào)高系統(tǒng)的優(yōu)勢，促進煤礦開采效率的提高。

1 采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)研究

1.1 系統(tǒng)簡介

采煤機中主要應(yīng)用滾筒調(diào)高機構(gòu)，作用是在采煤機工作的時候?qū)Σ擅簷C的高度進行調(diào)整，以便于使采煤機可以靈活適應(yīng)煤層厚度變化的要求，保證礦井生產(chǎn)的可靠性、穩(wěn)定性。采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)主要是應(yīng)用液壓系統(tǒng)，預(yù)先設(shè)置采煤機的調(diào)高機構(gòu)，以便于在采煤機實際工作的時候可以根據(jù)采場實際情況自動化調(diào)節(jié)高度。

1.2 組成結(jié)構(gòu)

采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)主要由記憶路徑跟蹤、自適應(yīng)調(diào)高兩個部分組成，通過這兩個部分，將PLC 控制系統(tǒng)、調(diào)高液壓控制系統(tǒng)連接起來。

1.2.1 記憶路徑跟蹤

記憶路徑跟蹤指的是，對采煤機實施人工操縱，先對煤巖體進刀，進刀過程中，采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)對采煤機工作過程中的位置信息、調(diào)高油缸位移傳感器數(shù)據(jù)等收集起來，并儲存進記憶數(shù)據(jù)庫。以記憶數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息為根據(jù)，由PLC 控制器對采煤機的滾筒高度進行自動調(diào)整，也就是通過對調(diào)高油缸活塞位移進行自動控制、對信號驅(qū)動電液壓換向閥的動作進行自動控制，來實現(xiàn)采煤機的自動調(diào)高。

1.2.2 自適應(yīng)調(diào)高

自適應(yīng)調(diào)高指的是，記憶路徑跟蹤時，若是煤層情況出現(xiàn)改變，PLC 控制器便會準確評估截割負載異常情況，并以此為根據(jù)，對信號驅(qū)動液壓控制系統(tǒng)進行控制，從而自動地調(diào)節(jié)滾筒高度，并對調(diào)整的參數(shù)進行自動記憶，為下一刀滾筒的自動調(diào)高提供有效的參數(shù)。

1.3 工作原理

煤礦開采時，雙滾筒采煤機是采煤工作面中最為常用的機械設(shè)備，實際工作的時候，采煤機主要采取機身調(diào)節(jié)、搖臂調(diào)節(jié)、切割部調(diào)節(jié)的方式來進行滾筒調(diào)高。但不管是哪種調(diào)節(jié)方式，均是以油缸活塞伸縮為原理來進行調(diào)高的，不同的是其調(diào)節(jié)位置、調(diào)節(jié)驅(qū)動方式存在差異。目前來說，應(yīng)用最為廣泛的是搖臂調(diào)節(jié)方式，其具有穩(wěn)定性高、調(diào)節(jié)靈敏度高、調(diào)節(jié)范圍廣的優(yōu)勢?；诖?，現(xiàn)主要對采取搖臂調(diào)節(jié)方式的采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)進行了研究，其主要應(yīng)用液壓控制系統(tǒng)來進行自動調(diào)高。

采煤機割煤的時候，液壓泵的運行情況主要通過電動機進行調(diào)整，油箱中的壓力油經(jīng)過吸油過濾器，進入液壓泵，無需改變采煤機高度的時候，壓力油便會回到油池；由于采場情況改變而需要升/降采煤機高度的時候，壓力油便會經(jīng)過調(diào)高換向閥，進到調(diào)高油缸，調(diào)高油缸排油腔的油液經(jīng)調(diào)高換向閥回油池，至滾筒調(diào)整到位，也就是調(diào)高換向閥運行停止為止。

2 采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用自動調(diào)高系統(tǒng)的意義

煤礦生產(chǎn)中，井下作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜、惡劣，采煤工作面粉塵多、噪聲大，因此單純憑借采煤機司機的聽覺、視覺等感官，難以及時、準確地判斷頂?shù)装宓奈恢?、采煤機截割狀態(tài)。如果采煤機滾筒高度不合適，對頂?shù)装暹M行切割，則會磨損截齒，在一定程度上損壞采煤機機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)的零部件，降低采煤機的可靠性。同時，高瓦斯礦井開采過程中，若是對頂?shù)装鍘r石進行切割，還容易出現(xiàn)火花，引起瓦斯爆炸，從而極易導(dǎo)致煤礦事故。如果采煤機滾筒位置過于保守，導(dǎo)致其切割過少，則會影響煤層開采效率與效果，導(dǎo)致不必要的資源浪費。為了避免上述問題的情況，必須加強對采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)的研究。通過應(yīng)用采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)，不僅可以減少人工作業(yè)強度，還有利于確保采煤工作面的安全性，也能減少設(shè)備的故障率及損耗，提高回采率。

2.2 采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)的應(yīng)用實例

某煤礦開采過程中煤層厚度變化比較頻繁，所以引進了采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)，并對其中一個采煤工作面的數(shù)據(jù)進行收集、處理、分析。該采煤工作面使用的是MG/1130 型電牽引采煤機，主要利用液壓系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)采集、自動化控制。該采煤工作面共有采集點500 個，采煤機滾筒共有600 個高度值，每間隔200 毫秒采集1 次數(shù)據(jù)。實踐證實，采煤機調(diào)高機構(gòu)的調(diào)高誤差在0.070 米以下，說明，采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)有著良好的穩(wěn)定性。

3 采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)的特點

3.1 采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)

采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)便是采煤機與自動化控制技術(shù)有機結(jié)合的一種主要形式，其主要特點包括：

3.1.1 動態(tài)特性

動態(tài)特性是采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)的一個主要特征，受到較大荷載的情況下，也就是大慣性負載，也可以保證采煤機的穩(wěn)定性。

3.1.2 應(yīng)用范圍較廣

采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)具有穩(wěn)定性強、成本低、質(zhì)量輕、施工壽命長等諸多優(yōu)勢，同時便于使用與維護，操作簡單，因此應(yīng)用范圍較廣。

3.1.3 輸出功率穩(wěn)定

在要求工作時間內(nèi)，采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)的輸出功率可保持穩(wěn)定，從而可以滿足力矩、轉(zhuǎn)速要求，使采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)保持充足的動力。

3.1.4 調(diào)負載能力

遇到溫度過高、溫度過低、過載、振動等情況的時候，由于采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)具有較強的調(diào)負載能力、較大的調(diào)負載剛度，因此，可有效避免反操作問題的出現(xiàn)。

3.2 液壓控制系統(tǒng)

液壓控制系統(tǒng)是采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)中的主要組成部分，其主要特點包括：

3.2.1 易控制

煤礦開采過程中，條件比較惡劣，具體表現(xiàn)在周圍存在易燃、易爆氣體，地下的空氣比較潮濕、礦井可見度較差等，同時采煤機調(diào)高時，調(diào)高機構(gòu)受到的負載較大。但考慮到采煤機調(diào)高的靈敏性、可靠性以及液壓控制系統(tǒng)的各種優(yōu)勢，可以在采煤機滾筒調(diào)高控制中應(yīng)用液壓控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)的完善。

3.2.2 散熱好

液壓控制系統(tǒng)的散熱性能較好，其中的液壓油能夠使自身有效散熱，同時也有利于采煤機的散熱。

3.2.3 力矩大

液壓控制系統(tǒng)的體積較小、質(zhì)量較輕，很小的慣性下便可以產(chǎn)生較大力矩。

4 結(jié)語

綜上所述，采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)，主要借助液壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)搖臂的自動化控制，進而達到采煤機滾筒的自動調(diào)高。采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)符合煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，是提高煤礦開采效率的有效手段。