王丹

（冀中能源股份有限公司設(shè)備管理中心，河北邢臺(tái)054000）

1 引言

據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，我國(guó)的薄煤層資源較為豐富，且具有分布廣，儲(chǔ)量大的特征。其中，約20%的薄煤層深度為1.3m，約85%的礦井區(qū)含有薄煤層，國(guó)內(nèi)煤礦中的薄煤層含量達(dá)到6×109t。目前，即使污染較少甚至無(wú)污染的新能源仍在不斷開(kāi)發(fā)，我國(guó)煤炭資源的重要性仍然占據(jù)前列。煤礦資源相對(duì)豐富的地區(qū)包括山西大同、陜西神木、河北邢臺(tái)等區(qū)域，由于近年來(lái)的不斷開(kāi)采，使煤礦資源逐年減少，薄煤層逐漸脫穎而出。相較于中煤層和厚煤層，薄煤層不具備開(kāi)采條件要求低，收益大的特征，因此，煤礦企業(yè)會(huì)優(yōu)先選擇中煤層與厚煤層進(jìn)行開(kāi)采，導(dǎo)致煤礦資源的消耗與開(kāi)采過(guò)程具有不平衡性。一旦煤礦業(yè)開(kāi)采失衡，政府部門會(huì)進(jìn)行干預(yù)與宏觀調(diào)控，相關(guān)政策的頒布使我國(guó)煤炭行業(yè)將工作重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到薄煤層與超薄煤層的開(kāi)采中，該工作重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移有助于煤炭行業(yè)恢復(fù)平衡，使煤礦資源缺失的區(qū)域與煤礦資源開(kāi)采過(guò)度的區(qū)域相互彌補(bǔ)，促使社會(huì)各領(lǐng)域合理利用煤炭資源[1]。

另外，煤炭資源的過(guò)度開(kāi)采對(duì)地層表面是一種較大的傷害，容易使地表產(chǎn)生移位或受損。對(duì)于薄煤層，其深度較淺，表面的基礎(chǔ)巖石比較稀疏，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中容易發(fā)生地面下陷的問(wèn)題。因此，保持薄煤層高效率的開(kāi)采與地面表層受損最小化是當(dāng)前煤炭開(kāi)采工作研究的主要內(nèi)容。

2 液壓支架電液控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

19世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)始了對(duì)液壓支架電液控制系統(tǒng)的研究與探索。在19世紀(jì)90年代后期，國(guó)內(nèi)第一套液壓支架電液控制系統(tǒng)在北京煤機(jī)廠研發(fā)成功，接下來(lái)的一年，正式進(jìn)入了試用期階段。試用期結(jié)束后，全國(guó)各地開(kāi)始了液壓支架電液控制系統(tǒng)的積極研發(fā)，通過(guò)十多年的時(shí)間，煤礦行業(yè)將國(guó)外先進(jìn)的開(kāi)采設(shè)備與探井設(shè)備引入國(guó)內(nèi)，我國(guó)雖然在煤礦開(kāi)采方面和國(guó)外有一定的差距，但是與前些年相比，煤礦行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)有了巨大的進(jìn)步。但是，國(guó)內(nèi)在開(kāi)采設(shè)備零件加工方面的研發(fā)依然處于相對(duì)緩慢的階段，在開(kāi)采核心技術(shù)的探索反面與國(guó)外還存在一定的差距。

目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)液壓支架電液控制系統(tǒng)的分類主要有3種：（1）人工臨時(shí)支架法。該方法元件與膠管選取的是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)上具備一定的穩(wěn)定性，性價(jià)比較高。但也存在一定的缺點(diǎn)，如管路內(nèi)容龐雜，膠管的過(guò)架較復(fù)雜，整個(gè)支架占用的面積較大，對(duì)支架的高度有一定的干擾，同時(shí)，影響人的正常通行，在實(shí)際進(jìn)行操作閥的過(guò)程中較為費(fèi)力。（2）液壓優(yōu)先導(dǎo)入法。該方法使用的是多芯管原理，精度較為準(zhǔn)確，但是質(zhì)量沒(méi)有保障，成本較高，在后續(xù)維護(hù)的過(guò)程中存在一定的難度。（3）電液管理模式，使用電液管理方法，可以將程序控制單價(jià)化，無(wú)人操作，一鍵智能化在煤礦業(yè)實(shí)際應(yīng)用[2]。

3 液壓支架電液控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用

液壓支架電液控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)編程為基礎(chǔ)的電子信號(hào)傳送與操作，可替代傳統(tǒng)的人工手動(dòng)控制操作方法。液壓支架的每個(gè)位置傳感器會(huì)以信號(hào)的方式將工作場(chǎng)景與情況傳遞給控制器，控制器系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境與標(biāo)準(zhǔn)使程序內(nèi)提前編好的電液閥控制信號(hào)程序按照流程運(yùn)行，以便控制工作面中的相關(guān)設(shè)備。該系統(tǒng)的控制是不同層次相互集合的鑲?cè)胧接?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也可稱為多元化網(wǎng)絡(luò)控制器，不同的單元與層別都有各自獨(dú)特的功能與作用。層別越高，作用越大，整個(gè)系統(tǒng)還可以進(jìn)行擴(kuò)張。

支架上的每個(gè)控制單元是系統(tǒng)的基本單元，主要以控制器為基準(zhǔn)，涵蓋檢測(cè)與執(zhí)行環(huán)節(jié)。控制器內(nèi)包含軟件、系統(tǒng)與程序?？刂茊卧莫?dú)立作用體現(xiàn)在人機(jī)操作界面進(jìn)行命令的發(fā)送，以便對(duì)動(dòng)作與具體數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。將每個(gè)控制器相互連接形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系，通過(guò)總線手段將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，使用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，將不同任務(wù)進(jìn)行調(diào)整，使其在網(wǎng)絡(luò)體系中相互控制，使個(gè)體單元之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，緊急特殊情況下自動(dòng)停止，對(duì)電路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)生故障時(shí)信息及時(shí)顯示，可以使電液控制實(shí)際操作時(shí)更加便捷靈敏，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與多支架相互配合的密切關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體系[3]。

以控制器相互連接為基礎(chǔ)，設(shè)定計(jì)算機(jī)與控制器連接可以一并對(duì)上一層級(jí)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件的運(yùn)行將搜集到的信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)對(duì)支架的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，主要控制器計(jì)算機(jī)對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并且可以發(fā)出具體的命令，與此同時(shí)，可檢測(cè)采煤機(jī)的具體位置，并以此為依據(jù)進(jìn)行支架自動(dòng)化控制，可以擔(dān)任工作范圍內(nèi)的相關(guān)檢測(cè)，具有計(jì)算機(jī)與不同級(jí)別通信接口連接的優(yōu)勢(shì)。液壓支架電液控制系統(tǒng)的較高級(jí)別即為地面計(jì)算機(jī)的設(shè)立，可以將其與井下控制器通過(guò)光纖網(wǎng)進(jìn)行通信連接，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送以達(dá)到資料存儲(chǔ)，支架調(diào)控的目的。

4 薄煤層開(kāi)采引入液壓支架電液控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

薄煤層開(kāi)采采用壓夜支架電液控制系統(tǒng)，具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：（1）通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，可以將人工操作轉(zhuǎn)化為機(jī)械化控制操作，如液壓支架的降落、拉架、升架等動(dòng)作，同時(shí)，可以將采煤機(jī)與液壓支架電液系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，加快采煤工作的效率；（2）將自動(dòng)化與液壓支架電液控制系統(tǒng)相結(jié)合，減少人工作業(yè)量，提高人工作業(yè)環(huán)境，平衡煤礦行業(yè)生產(chǎn)跟不上需求的現(xiàn)象，降低生產(chǎn)過(guò)程安全隱患較大的問(wèn)題；（3）有效處理特殊地理位置的條件下生產(chǎn)工藝問(wèn)題，如薄煤層作業(yè)人員在作業(yè)面難以進(jìn)行有效作業(yè)的環(huán)境下，通過(guò)機(jī)械化作業(yè)即無(wú)人作業(yè)方式替代人工作業(yè)；（4）運(yùn)輸傳遞機(jī)器可以同時(shí)同步進(jìn)行推進(jìn)，可以確保作業(yè)面的整體性，將作業(yè)面的工作任務(wù)進(jìn)行有效推進(jìn)，頂板平衡與防止頂崗現(xiàn)象降低；（5）可以進(jìn)行無(wú)人監(jiān)視補(bǔ)壓動(dòng)作，同時(shí)，可以維持作業(yè)面的整體水平；（6）液壓支架電液控制系統(tǒng)可以將人工作業(yè)的主觀情緒因素排除，可以保證操作的效率與質(zhì)量；（7）該系統(tǒng)可以發(fā)揮自己的最高水準(zhǔn)，可以通過(guò)設(shè)定參數(shù)化調(diào)整采煤的整體效率，降低人工作業(yè)強(qiáng)度，對(duì)作業(yè)的安全系數(shù)提出了保障，同時(shí)，還減少了預(yù)算。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究?jī)H對(duì)在薄煤開(kāi)采過(guò)程中引入液壓支架電液控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，后續(xù)的學(xué)習(xí)生活中，將逐步細(xì)化，進(jìn)行橫向縱向交叉學(xué)科的研究與探討，希望對(duì)液壓支架電液控制系統(tǒng)在薄煤開(kāi)采中的實(shí)際使用情況進(jìn)行探究。