李 鵬

(山西西山煤電股份有限公司 西銘礦，山西 太原 030052)

0 引言

支架是煤礦回采工作面的重要設(shè)備，對(duì)工作面回采后的冒落頂板起到支撐控制作用，為采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和工作面其他設(shè)備提供正常作業(yè)所需的空間，也為操作人員提供進(jìn)出空間，其質(zhì)量直接影響著回采工作面作業(yè)的安全高效程度。由于支架電液控制系統(tǒng)控制著支架的升、降、推、移等動(dòng)作，因此支架電液控制系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性對(duì)保證回采工作面的安全高效生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員人身安全都有著重要的實(shí)際意義。

1 綜采工作面基本情況

西銘礦始建于20世紀(jì)50年代，位于山西省省會(huì)太原市萬柏林區(qū)，公路、鐵路運(yùn)輸便利。礦井核定生產(chǎn)能力為360萬噸/年，屬高瓦斯礦井。

49407綜采工作面位于西銘礦南四采區(qū)，東部與南四軌道巷相鄰，南北分別與已回采的49409工作面和49405工作面相鄰，西部與南四尾巷相鄰。上覆8#煤已回采，8#與9#煤層間距為1.10 m～4.05 m，平均為2.88 m。9#煤層煤厚為2.09 m～3.50 m，平均為2.86 m；煤層傾角為2°～11°，平均為5°。工作面上覆巖層直接頂巖性為厚度2.68 m的細(xì)粒砂巖，在向上老頂巖性為厚度7.82 m的石灰?guī)r(但該巖層的完整穩(wěn)定性已在8#煤層回采后遭到破壞)。

工作面布置兩條順槽，分別為長(zhǎng)度為1 877 m的皮帶巷和長(zhǎng)度為1 847 m的軌道巷。切眼布置于工作面最西端，切眼長(zhǎng)186 m，由西向東推進(jìn)。切眼布置125臺(tái)ZY6800/20/42D型兩柱掩護(hù)式支架，配備ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)。

2 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)

2.1 電液控制系統(tǒng)組成

支架控制系統(tǒng)主要由監(jiān)控主機(jī)、支架控制器、支架服務(wù)器、供電電源箱、隔離耦合器、各種閥組和傳感器等組成。工作面各臺(tái)支架分別安裝支架控制器、液壓閥組，并將液壓閥組的主閥與支架控制器連接。采用架間連接器將安裝于各臺(tái)支架的支架控制器進(jìn)行連接，以形成整個(gè)工作面的支架電液控制系統(tǒng)。其中，支架控制器、液壓主閥、反沖洗過濾器每架一臺(tái)；礦用隔爆兼本安型電源每6架一個(gè)，為支架電液系統(tǒng)供電；隔離耦合器每6架一個(gè)。ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)組成如表1所示。

表1 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)組成

ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)連線示意圖如圖1所示。

圖1 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)連線示意圖

2.2 支架控制器

支架控制器是整個(gè)電液控制系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，安裝于工作面各臺(tái)支架的支架控制器與其配接的其他部件可稱為單獨(dú)的單支架電液控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)支架的功能動(dòng)作。

支架控制器配備有：1個(gè)4行8列的2.4寸OLED顯示屏；30個(gè)功能按鍵；30個(gè)按鍵指示燈；4個(gè)狀態(tài)指示燈；1個(gè)急停閉鎖按鈕模塊；1個(gè)對(duì)碼指示燈模塊；1個(gè)蜂鳴器；6路對(duì)外接口，其中5路CAN接口、1路模擬量接口。

支架控制器內(nèi)部存儲(chǔ)有各種操作功能的程序，當(dāng)接收到操作指令(按鍵或遙控器遙控)后，按照既定的操作流程將控制指令發(fā)送給電磁閥驅(qū)動(dòng)器，電磁閥驅(qū)動(dòng)器按照每步接收的指令控制各先導(dǎo)閥依次動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)主控?fù)Q向閥通斷，用以實(shí)現(xiàn)油缸進(jìn)液/回液控制。

ZDYZ-Z型礦用本安型支架控制器如圖2所示。

圖2 ZDYZ-Z型礦用本安型支架控制器

2.3 電源箱

電源箱為整個(gè)電液控制系統(tǒng)提供電源，其輸入電壓為127 V(波動(dòng)范圍75%～120%)的交流電源，轉(zhuǎn)換為電液控制系統(tǒng)所需的電壓為12 V的直流電。電源箱中布置4個(gè)單獨(dú)AC-DC模塊，形成兩路電流為1.75 A的單獨(dú)整定電源。此外，電源箱配備2路隔離CAN通信接口和5個(gè)狀態(tài)指示燈，其中4個(gè)紅燈指示供電狀態(tài)、1個(gè)黃燈指示通信狀態(tài)。

2.4 隔離耦合器

在使用兩組電源箱給不同支架控制器供電的情況下，通過隔離耦合器可以對(duì)相鄰兩組支架的控制器電源組進(jìn)行電氣隔離、通信耦合。隔離耦合器配備2路隔離CAN通信通道和3個(gè)狀態(tài)指示燈，其中2個(gè)紅燈指示供電狀態(tài)、1個(gè)黃燈指示通信狀態(tài)。

2.5 電磁閥驅(qū)動(dòng)器

電磁閥驅(qū)動(dòng)器具有以下功能：接收支架控制器發(fā)送的控制指令，分別驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)先導(dǎo)閥；并提供運(yùn)行、通訊狀態(tài)指示；根據(jù)不同功能需求，靈活調(diào)節(jié)輸出線纜數(shù)量；采集先導(dǎo)閥工作狀態(tài)，并上傳到支架控制器。并且，電磁閥驅(qū)動(dòng)器提供1路～22路功能輸出，提供1路CAN通信接口，具有3個(gè)狀態(tài)指示燈，其中左側(cè)綠燈指示運(yùn)行狀態(tài)、中間黃燈指示數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)、右側(cè)黃燈指示數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。

2.6 片閥閥組

經(jīng)改造后片閥閥組由原片閥和片閥驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成。片閥驅(qū)動(dòng)裝置是一種電動(dòng)先導(dǎo)閥，通過給內(nèi)部線圈供電后的吸力使內(nèi)部推桿動(dòng)作推動(dòng)原片閥動(dòng)作，每個(gè)片閥驅(qū)動(dòng)裝置有兩個(gè)電磁線圈，分別控制兩個(gè)動(dòng)作。當(dāng)不使用電控進(jìn)行片閥驅(qū)動(dòng)時(shí)，還可以繼續(xù)使用片閥手柄進(jìn)行功能操作。并且，片閥閥組配備2個(gè)狀態(tài)指示燈，分別指示各電動(dòng)動(dòng)作狀態(tài)。

2.7 支架遙控器

支架遙控器具有紅外收發(fā)功能，可實(shí)現(xiàn)紅外對(duì)碼；包括無線模塊和內(nèi)置天線，可實(shí)現(xiàn)無線控制以及數(shù)據(jù)傳輸功能，能夠與單支架控制系統(tǒng)進(jìn)行無線雙向通訊；具有按鍵輸入功能，可實(shí)現(xiàn)本架推溜，鄰架、隔架的單個(gè)支架動(dòng)作的非自動(dòng)、自動(dòng)順序聯(lián)動(dòng)控制，支架組自動(dòng)控制；配備液晶顯示屏，能夠顯示電池電量信息、無線信號(hào)強(qiáng)度、受控支架信息等。

2.8 監(jiān)控主機(jī)

監(jiān)控主機(jī)配備19寸工業(yè)液晶顯示器，鍵盤與主機(jī)一體設(shè)計(jì)，具備工業(yè)以太網(wǎng)、CAN總線和RS485各1路，預(yù)留2路USB接口，其供電電源為電壓127 V(波動(dòng)范圍75%～120%)交流電源。監(jiān)控主機(jī)具有集中、存儲(chǔ)以及顯示主機(jī)控制器傳輸數(shù)據(jù)的功能，并且通過在監(jiān)控主機(jī)中輸入控制參數(shù)，還可以對(duì)支架的動(dòng)作進(jìn)行控制。

3 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)原理

49407綜采工作面每臺(tái)支架安裝一臺(tái)支架控制器、聲光報(bào)警器、電磁閥驅(qū)動(dòng)器、片閥閥組、壓力傳感器和控制電纜，組成一個(gè)單支架的電液控制系統(tǒng)。通過支架控制器按鍵或遙控器按鍵發(fā)出指令信號(hào)，利用控制電纜將指令信號(hào)傳輸?shù)洁徏苤Ъ芸刂破?，鄰架支架控制器根?jù)內(nèi)部設(shè)定程序發(fā)送控制程序給電磁閥驅(qū)動(dòng)器，由電磁閥驅(qū)動(dòng)器控制相應(yīng)電磁閥動(dòng)作。

支架服務(wù)器采集采煤機(jī)的運(yùn)行位置，控制采煤機(jī)位置前后的支架控制器作出符合生產(chǎn)工藝要求的相應(yīng)動(dòng)作。

ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)跟機(jī)原理如圖3所示。

圖3 ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)跟機(jī)原理圖

4 結(jié)論

49407綜采工作面應(yīng)用ZDYZ型支架電液控制系統(tǒng)后，運(yùn)行狀況良好、跟機(jī)跟頂及時(shí)、無漏頂?shù)痊F(xiàn)象。支架電液控制系統(tǒng)是工作面自動(dòng)化程度的顯著標(biāo)志，與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)計(jì)術(shù)、信息技術(shù)等高科技技術(shù)緊密融合，對(duì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工作面無人化、智能化開采具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。