宋淼

(山西晉煤集團寺河煤礦，山西晉城，048006)

隨著綜采技術(shù)裝備的不斷發(fā)展，工作面開采效率越來越高，為綜采工作面安全高效帶來保障，然而對于工作面回采巷道而言，許多礦井仍然在使用傳統(tǒng)的單體支護或超前支架組支護，其控制系統(tǒng)仍然未實現(xiàn)自動化，超前支護已經(jīng)成為制約工作面安全高效開采的關(guān)鍵問題之一[1-3]。本文以寺河礦53111大采高工作面回風(fēng)順槽為背景，對工作面超前支架電液控制系統(tǒng)進行了研究。

1 分體式邁步超前支護支架組結(jié)構(gòu)

53111回風(fēng)順槽使用3×ZQL2×5200/20/40WD型邁步分體式超前支架組，共3組6架，單個支架采用窄型四連桿及窄型頂梁結(jié)構(gòu)，支架對稱排列于巷道左右兩側(cè)，超前支護距離為工作面前方30 m，支架組主要技術(shù)參數(shù)如下：

支架型式：分體式；高度范圍：2.0 m～4.0 m；支護范圍：約30 m；支護阻力：31 200 kN；支護強度：不小于0.2 MPa；支護寬度：3.0 m～6.0 m；移架方式：邁步自移；控制方式：電液控制。

圖1 3×ZQL2×5200/20/40WD型邁步分體式超前支架組

2 支架組控制系統(tǒng)

超前支架組在單架之間分別采用1 臺控制器，分別布置于單元支架頂梁下方，6臺控制器共同使用1個供電電源，單臺控制器可對本架前、后立柱、推移千斤頂、調(diào)底千斤頂?shù)冗M行控制，各控制器通過總線連接，組成超前支架控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可以與工作面綜采支架控制系統(tǒng)連接，實現(xiàn)工作面全部支架整體控制。

圖2 超前支架電液控制系統(tǒng)原理圖

3 電液控制系統(tǒng)

電液控制系統(tǒng)的飛速發(fā)展大大提高了液壓支架控制的方便性、可靠性和安全性，并提高支架控制操作的自動化程度，為工作面高產(chǎn)高效做出巨大貢獻[4-5]。本文對超前支架電液控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，以滿足53111回風(fēng)順槽圍巖安全控制要求。

3.1 壓力監(jiān)控設(shè)計

4201 工作面回風(fēng)順槽超前支架組在實際伸降過程中頂梁會與頂板反復(fù)接觸而對順槽頂板造成一定程度的影響，因此在支架工作阻力應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，當(dāng)超前支架工作阻力過低時，可能會導(dǎo)致巷道圍巖變形量增大，巷道維護困難；當(dāng)工作阻力過高時支架在反復(fù)支撐過程中會對頂板造成破壞。因此在控制器中設(shè)定了壓力監(jiān)控程序，每隔5 min會自動測定支架立柱壓力，當(dāng)壓力低于設(shè)定值時，控制系統(tǒng)會自動執(zhí)行補壓任務(wù)，可多次補壓，直到壓力達到規(guī)定值；當(dāng)壓力過高時，支架組安全閥自動開啟進行泄壓。支架壓力范圍可根據(jù)不同位置順槽圍巖破壞程度進行調(diào)整

3.2 自動調(diào)偏系統(tǒng)設(shè)計

由于大采高工作面回采巷道斷面大，超前支架支護高度大，生產(chǎn)過程中當(dāng)遇到巷道底板起伏不平或頂板較為破碎時，超前支架容易造成失穩(wěn)或偏移?；诖?，在電液控制系統(tǒng)中引入了支架自動調(diào)偏控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中立柱傾角傳感器及推移油缸傾角傳感器與支架控制器相互配合，支架運行過程中傾角傳感器會實時監(jiān)測運行數(shù)據(jù)，并將其報送至支架控制器，控制器可對數(shù)據(jù)進行判斷，當(dāng)立柱及推移油缸傾角超過一定范圍為表明支架發(fā)生傾斜和偏移現(xiàn)象，控制器通過調(diào)整防倒千斤頂及推移油缸等對支架運行姿態(tài)進行調(diào)整。

3.3 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

為保證回風(fēng)順槽作業(yè)空間安全，在超前支架電液控制系統(tǒng)中設(shè)定了順槽環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)中環(huán)境傳感器可實時監(jiān)測順槽溫度、瓦斯?jié)舛?、風(fēng)速、風(fēng)量等具體參數(shù)，當(dāng)某一參數(shù)達到設(shè)定值時，控制器會發(fā)出相關(guān)指令，控制聲光報警器發(fā)出報警信號來提醒現(xiàn)場作業(yè)人員采取相應(yīng)措施，確保順槽生產(chǎn)安全。

3.4 系統(tǒng)控制方式

超前支架組具有遠程控制及本地控制功能，采用新型工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議，傳輸熟速度為100 Mb/s，可將現(xiàn)場實施監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至工作面井下集中控制系統(tǒng)和地面遠程監(jiān)控系統(tǒng)，傳輸數(shù)據(jù)包括數(shù)字、圖像、視頻、語音等，實現(xiàn)井下及井上數(shù)據(jù)的快速傳輸及遠程監(jiān)控。

4 結(jié)語

本文以分析了寺河礦53111 工作面回風(fēng)順槽3×ZQL2×5200/20/40WD 型邁步分體式超前支架組的主要技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上從壓力監(jiān)控、自動調(diào)偏、環(huán)境監(jiān)控、控制系統(tǒng)軟件就等方面分析了超前支架電液控制系統(tǒng)，為工作面回風(fēng)順槽超前支架高效便捷支護提供了參考。