PM31支架在官地矿智能化综采中的应用

郑文贤

（山西焦煤西山煤电 官地矿，太原 030022）

采煤机械是指采煤工作面所有设备的总称。综合机械化采煤是指回采工作面的破煤、装煤、运煤、支护及采空区处理等基本工序全部实现机械化，简称综采。普采与综采的本质区别，准确讲是在支护方面。普采支护主要是用支柱，综采支护主要是用液压支架。液压支架的智能化自动化是综采工作面定性的关键。智能化综采是以自移式液压支架为主要标志，采煤机、输送机及电气设备等均可实现微机智能控制的综合机械化采煤。

随着高科技的发展，高产高效采面在西山煤电快速兴起，引进了西德刨煤机自动化生产线，使用了微机控制电牵引采煤机、PM31支架、TK200工作面通讯控制一体化系统等。这些新技术的应用，使西山煤电九矿的9个综采队的年产突破了100万t、150万t、200万t。官地矿的智能化综采工作面有望，月产突破 20 万 t。

1 28405综采工作面的设计

1.1 地质概况

28405工作面地表横跨九院沟、神底沟沟谷及两侧山梁，官9号钻孔位于北五顺槽右侧。地面标高1 385～1 200 m。井下位于中四采区北翼，左侧为未采区，右侧为中北回风巷，工作面上部为26405、26407、26409面采空区。28405工作面由北五、北六及工作面切眼构成：北五为皮带巷，走向长度1 670 m，北六为副巷，走向长度1 680 m；工作面长度为206 m，煤层厚度5.75 m，倾角2°～4°。

1.2 设备选型

根据工作面地质情况及现有设备,选用下列设备：①采煤机MGTY400/920-WD型,采高2.0～4.1 m，电压1140V，装机总功率920 kW。②工作面运输机SGZ-880/800型，铺设长度206 m，运输能力1 500 t/h，链速1.1 m/s，电机功率2×400 kW，电压1 140 V，刮板链规格φ34 mm×126。③转载机SZZ-830/315型，电机功率315 kW，电压1 140 V，铺设长度31.5 m。④支架ZY-5600/20/42D型，支撑高度2～4.2 m，本工作面安装138架。⑤破碎机PCM-160型，电机功率160 kW，电压1 140 V。⑥皮带机SSJ-1200/2×315型，电机功率2×315kW，电压1 140 V，铺设长度1 645m。⑦乳化液泵BRW315/31.5型，公称压力31.5 MPa，公称流量315 L/min，电机功率200 kW，电压1 140V，本工作面安装3台。⑧乳化液箱RX315/25型，容积2 500 L，本工作面安装2台。⑨喷雾泵KPB315/6.3，额定压力 6.3 MPa，流量 315 L/min，额定功率45 kW，电压1 140 V，本工作面安装1台。⑩喷雾泵液箱315/20型，容积2 000 L，本工作面安装1台。PM31电液控制系统的配置操作控制台1部。TK200工作面通讯控制一体化系统。BGP46-6(Ⅱ)、KBZ-400/1140(660)智能型电气设备1套。

1.3 设备安装顺序

先安装皮带机、转载机、破碎机、工作面运输机；以上设备试运转正常后，即可安装液压支架、采煤机。巷道内安装皮带运输机时，输送机与巷帮支护的距离不得小于0.5 m，输送机头和机尾处与巷帮支护的距离不得小于0.7 m，巷道内平板车上综采设备的最突出部位，与巷帮支护的距离不得小于0.3 m。工作面的布局简图，见图1。

2 PM31电液控制系统的特性

2.1 PM31电液控制系统的功能

系统的主要功能是控制支架的所有动作，依靠应用程序进行。控制的命令是操作者经键操作发出（或按采煤机位置由系统自动发出），传感器检测到的实时值与用户设置的各参数也是控制条件。PM31系统发挥电脑网络控制技术优势，赋予系统丰富功能，使支架的控制方便、灵活、协调、安全，尤其是应用程序的修改易行性和控制参数的多样性及可调性，能使控制功能与工作面条件和生产工艺要求很好地匹配。

2.2 PM31电液控制系统的配置

煤矿井下的每个支架配置1台控制器（工控机），形成整个系统的主干，控制器之间按顺序互联成网，组成完善的电液控制系统，其中各支架控制器为核心，还有其外围设备的2个伟感器和1套电液阀组。

电液阀组是控制系统的执行部件，为单元组合式结构，每个单元有1个液动主换向阀，一般用来控制同一液压缸的伸和缩两个动作。阀组集成的单元数取决于液压支架形式被控对象和控制动作的多少。主要有立柱升降、推移千斤顶伸缩、护帮板伸缩、侧护板伸缩、平衡千斤顶伸缩、抬底座和喷雾等。全工作面的每个支架配置1台控制器，1个压力传感器，1个行程传感器。工作面因供电关系被分组，每6～7架，配置1个隔离耦合器和1个总线提升器，每12～14架配置1个双路电源箱；工作面两面3刀端配置2个网络终端器。

2.3 PM31电液控制系统的优点

液压支架采用电液控制实现自动化的优点如下：①降低工人劳动强度，减少工作面人员，提高劳动生产率，从而实现高产高效。②液压支架采用电液控制程序和应用程序，使综采工作面实现日产万吨。③由于实现程序控制和远程控制，避免了操作人员的伤亡；只要合理调节操作位置就可改善操作人员的工作环境，降低粉尘对人体的危害。④减少支护的滞后时间，可保证额定的初撑力，减少增阴段所需时间，提高支护效率，使全工作面支架的初撑力均匀一致，改善顶板管理。⑤移架步距准确，切顶线整齐有利于切顶，改善了支护效果；刮板输送机和整个工作面直线性较好，采煤机截深准确，改善了刮板输送机和采煤机的工况。⑥提高了整个工作面的安全性。

3 采用PM31液压支架的优势

1）护帮效果好。由于8号煤层采高大（＞3.5 m），滚片帮严重；采用该支架移架速度快，护帮板及时伸出，可防止滚片帮，并有效控制顶板锚落。

2）实现隔架远距离操控。采用PM31支架，既能快速及时移架，又能本架、邻架、隔架远距离操控，使得拉架工安全又省时、省力。

3）微机程序化控制成为现实。发挥计算机网络控制技术的优势，采用电液控制程序和应用程序，使单工作面日产突破万吨。

4 采用PM31液压支架的缺憾

1）采用时间控制移架，到时间进行下一个动作，移架不齐，需要手动，自动化程度仍低。

2）底板波浪起伏时，支架蠕动下滑快，导致工作面输送机经常窜动，较难管理。

3）大采高，易倒架，没有防倾倒装置，打架现象较严重，处理起来很困难。

4）架间距离小时（如打架、窜动相挤等），导向效果不好，支架定向较难，出现不垂直输送机或煤壁现象，支架分组拉开宽缝。

5 采用PM31液压支架的几点建议

1）设计液控拉齐器或红外线拉齐装置，使支架拉齐后执行下一个动作。

2）底座下方设计液控方向舵，随转动调整支架方向，并防止支架下滑。

3）顶梁和底座同时顺工作面设置短柱千斤顶，倾倒时挂上大链拉倾。

4）制定切实可行的操作规程，严格管理。