综采工作面液压支架自动跟机技术研究

宋永哲 吕由

摘  要：现如今，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，为提高综采工作面自动化采煤作业水平，针对王庄煤矿综采工作面生产工艺工序特点，提出一种细化采煤自动化跟机作业的生产工艺方法，即将工作面自动化跟机作业采煤工艺划分为工作面中部、工作面机头和机尾自动化跟机作业3个阶段，并对其生产工艺流程和关键节点进行详细的分析和阐述。应用结果表明：该工艺不仅能够实现工作面自动化采煤各工序连贯运行作业，又可以做到单独运行操作，工作面采煤工艺自动化作业程度得到了较为明显的提升，达到了工作面安全高效生产的要求。

关键词：综采工作面;采煤工艺;跟机自动化

引言

煤炭资源是非常宝贵的不可再生资源。由于煤炭的不可再生性和重要性，对煤炭资源的开采和保护广受社会的关注。在煤炭综采工作面上进行系统的开发和创新，是当前研究的热点。例如工作面支架液压系统的管控，需分析支架液压系统发生污染的情况，找到有效改善措施来控制污染，避免影响到综采工作面支架液压系统的安全运行。

1液压支架

如果能够在采煤的过程中有效地运用液压支架，自然能够更好地控制采煤工作面内部的压力，从而避免让不正常的垮落顶板直接制约煤矿掘进的进行。多数的液压支架在使用的过程中不会受到矿压外载作用的制约。在采面围岩和液压支架互相影响的过程中，自然能够发挥更大的作用。如果液压支架内部外载合力和液压支架的合力正好处在同一直线上，多数液压支架将会被运用于采面围岩内部。在实际掘进煤矿的过程中，液压支架内部的控制系统属于一种常用的控制支架的方式，往往能够让支架更好地交替移动。如今，多数的液压支架已经朝着智能化、自动化和信息化的方向发展。

2综采工作面液压支架自动跟机技术研究

2.1支架中部跟机

所有液压支架全部配套SAC电液控制系统，数据通过CAN总线通讯，命令通过人机交互界面实时对支架动作进行控制，以SAC电液控制系统为核心，依托采煤机红外线位置监测、视频探头、多种传感器等监测监控装置，工作面液压支架跟随采煤机割煤自动执行升降、推移、补压和喷雾作业，实现了支架跟机作业自动化。以工作面支架为参照单位，主要参数现场固定说明如下：煤机身长12架，跟机移架距离7架，跟机推溜距离15架，跟机收护帮距离10m，移架范围1架，推溜距离10m，收/伸缩梁6架，移架范围1架，推溜范围10架，伸缩梁1架，跟机伸护帮在自动移架过程中联动。

2.2采煤机在工作面端头区域截三角煤阶段

采煤机向工作面机尾段端头区域运行截割三角煤，直至左滚筒将煤壁截透，在该区域范围内，液压支架根据设定的间隔距离执行收伸护帮板、伸缩梁、开启喷雾降尘等相应的动作。

2.3智能集成供液组成

在某煤矿乳化液泵站改造中，采用了智能集成工业系统，包括使用了多级过滤、PLC智能控制、变频控制系统运行状态记录等自动化设备。设计和安装过程中，技术人员发现自动化综采工作面供液系统可以解决污染问题。首先，进行系统控制。每台泵站设置了共用的列车控制系统，安装在设备列车及中控台上，连接供应管路和回液管路，方便移动列车进行连接。采用U型销式快速接头接口固定，避免多个供应商的设备接口不统一的情况。不打开接线盒的情况下，完成线缆的连接和拆卸。这种连接方式可以降低连接出错率，减少电缆连接劳动强度，增强电缆连接可靠性。增压泵供水的乳化液采用自动配液方式。配备好软化水装置，在喷雾水箱中取水，避免供水管路内压力变化，影响增压泵出口压力，通过稳定的供水压力给乳化液混合器供水。上述智能集成供水系统，能够实现不同型号的组合开关，供压电压兼容，配备出不同等级流量。在设备列车之间用快速电缆插接，维护和安装好列车内部的管路电缆，系统采用大量的自动开启变频泵来调节压力，平均开放数量比传统的开泵人工控制能够提高20%的效率，而且同时保证工业流量，自动减少开放数量，降低无功损耗。

2.4正常截割

可以根据煤壁的方向进行编号。并注意按照從端头到端尾的方向进行。专业的人员更需要根据正常截割的需求来设置相应的参数和目标。主要是由收护帮目标距离、伸护帮目标距离、拉架目标形成和其他内容组成。相关人员先要将采煤机的截割速度设定为6m/min，并按照端尾向端头的距离来进行截割煤炭。在实际操作的过程中，先让左滚筒前第34架的支架进行收护，之后再让距离右滚筒的第2支架进行自动拉架。在实际操作的过程中，其最大的执行力为10架。如果采煤机刮板运输曲度的机械位于22号-31号之间。采煤机就可以完成清除煤炭的工作。在实际端头1号-4号的位置，支架会直接伸出90度的状态。专业人员可以根据实际情况来完成推溜和拉架的作业。如果状态良好，则可以采用先拉架子后推溜的现象。如果确实内部存在不稳定的情况，相关人员可以用顶板来做支护，避免出现落煤的现象。

2.5远程控制

通过地面与井下监控中心的光缆连接，调度中心通过控制操作台对采煤机和液压支架实现远程控制。另外，辅以井下支架煤壁摄像头，可实现对井下采煤机和液压支架的远程控制;d）全巷道语音通讯功能覆盖。顺槽及工作面分段装设了KTC118型语音通讯设备并带有急停闭锁功能，实现了全线通讯畅通，方便人员实时联系和指挥。沿线闭锁功能可以保证在紧急情况下实现设备的停止，进一步为安全生产提供了保障。

2.6工作面中部跟机作业自动化

工作面生产作业期间，采煤机在工作面中部位置向上运行截煤和向下运行截煤时，工作面液压支架移架支护、推移刮板输送机动作规律是一样的。以采煤机向下运行截煤为例，对采煤机在中部运行截煤时液压支架自动化跟机移架和推移刮板输送机操作步骤进行分析。

2.7三角煤截割

当煤层内部的断层和巷道形成斜交状态时，自然会形成一种特殊的情况。因为采煤机内部的斜切入煤层之后自然会形成一种三角煤作业区域。专业人员需要在分析完三角割煤的特殊要求之后再直接设置收护帮和伸护帮的参数。注意先将采煤机截割的速度设定为7m/min，之后再借助左边滚筒前5架的支架有效地进行守护。注意摆在伸护帮作业滞后和采煤机位置的第5架的位置开始执行。

结语

为实现工作面自动化采煤各工序之间相互衔接有序，确保工作面自动化截煤、跟机移架和推溜等工序满足安全高效生产需要，根据王庄煤矿综采工作面生产工艺工序特点，将工作面自动化跟机移架采煤工艺划分为工作面中部、工作面机头和机尾自动化跟机移架作业3个阶段，并对每个阶段工序工艺流程进行了详细的研究分析。应用实践结果表明，该工艺不仅能够实现工作面自动化采煤各工序连贯运行作业，还可以做到单独运行操作，工作面采煤工艺自动化作业程度得到了较为明显的提升，达到了工作面安全高效生产的要求。该自动化采煤工艺的成功应用为推进矿井综采工作面自动化系统建设提供了一定的参考。

参考文献

[1]高明.智能化综采技术发展及应用现状分析[J].能源与环保，2020，42（11）：111-116.

[2]杨立，李俊士.综采工作面跟机自动化测试及应用研究[J].煤矿机械，2017，38（12）：127-129.

[3]索智文.煤矿综采工作面无人化开采技术研究[J].工矿自动化，2017（1）：22-26.

[4]张建国，朱同功，杨党委.深部煤层智能化大采长综采工作面关键技术研究[J].煤炭科学技术，2020，48（7）：62-72.

[5]洛建军.智能化工作面在屯兰矿的建设实践[J].能源技术与管理，2020，45（5）：183-186.