PM31支架在官地礦智能化綜采中的應(yīng)用

鄭文賢

（山西焦煤西山煤電 官地礦，太原 030022）

采煤機(jī)械是指采煤工作面所有設(shè)備的總稱。綜合機(jī)械化采煤是指回采工作面的破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)及采空區(qū)處理等基本工序全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，簡(jiǎn)稱綜采。普采與綜采的本質(zhì)區(qū)別，準(zhǔn)確講是在支護(hù)方面。普采支護(hù)主要是用支柱，綜采支護(hù)主要是用液壓支架。液壓支架的智能化自動(dòng)化是綜采工作面定性的關(guān)鍵。智能化綜采是以自移式液壓支架為主要標(biāo)志，采煤機(jī)、輸送機(jī)及電氣設(shè)備等均可實(shí)現(xiàn)微機(jī)智能控制的綜合機(jī)械化采煤。

隨著高科技的發(fā)展，高產(chǎn)高效采面在西山煤電快速興起，引進(jìn)了西德刨煤機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線，使用了微機(jī)控制電牽引采煤機(jī)、PM31支架、TK200工作面通訊控制一體化系統(tǒng)等。這些新技術(shù)的應(yīng)用，使西山煤電九礦的9個(gè)綜采隊(duì)的年產(chǎn)突破了100萬(wàn)t、150萬(wàn)t、200萬(wàn)t。官地礦的智能化綜采工作面有望，月產(chǎn)突破 20 萬(wàn) t。

1 28405綜采工作面的設(shè)計(jì)

1.1 地質(zhì)概況

28405工作面地表橫跨九院溝、神底溝溝谷及兩側(cè)山梁，官9號(hào)鉆孔位于北五順槽右側(cè)。地面標(biāo)高1 385～1 200 m。井下位于中四采區(qū)北翼，左側(cè)為未采區(qū)，右側(cè)為中北回風(fēng)巷，工作面上部為26405、26407、26409面采空區(qū)。28405工作面由北五、北六及工作面切眼構(gòu)成：北五為皮帶巷，走向長(zhǎng)度1 670 m，北六為副巷，走向長(zhǎng)度1 680 m；工作面長(zhǎng)度為206 m，煤層厚度5.75 m，傾角2°～4°。

1.2 設(shè)備選型

根據(jù)工作面地質(zhì)情況及現(xiàn)有設(shè)備,選用下列設(shè)備：①采煤機(jī)MGTY400/920-WD型,采高2.0～4.1 m，電壓1140V，裝機(jī)總功率920 kW。②工作面運(yùn)輸機(jī)SGZ-880/800型，鋪設(shè)長(zhǎng)度206 m，運(yùn)輸能力1 500 t/h，鏈速1.1 m/s，電機(jī)功率2×400 kW，電壓1 140 V，刮板鏈規(guī)格φ34 mm×126。③轉(zhuǎn)載機(jī)SZZ-830/315型，電機(jī)功率315 kW，電壓1 140 V，鋪設(shè)長(zhǎng)度31.5 m。④支架ZY-5600/20/42D型，支撐高度2～4.2 m，本工作面安裝138架。⑤破碎機(jī)PCM-160型，電機(jī)功率160 kW，電壓1 140 V。⑥皮帶機(jī)SSJ-1200/2×315型，電機(jī)功率2×315kW，電壓1 140 V，鋪設(shè)長(zhǎng)度1 645m。⑦乳化液泵BRW315/31.5型，公稱壓力31.5 MPa，公稱流量315 L/min，電機(jī)功率200 kW，電壓1 140V，本工作面安裝3臺(tái)。⑧乳化液箱RX315/25型，容積2 500 L，本工作面安裝2臺(tái)。⑨噴霧泵KPB315/6.3，額定壓力 6.3 MPa，流量 315 L/min，額定功率45 kW，電壓1 140 V，本工作面安裝1臺(tái)。⑩噴霧泵液箱315/20型，容積2 000 L，本工作面安裝1臺(tái)。PM31電液控制系統(tǒng)的配置操作控制臺(tái)1部。TK200工作面通訊控制一體化系統(tǒng)。BGP46-6(Ⅱ)、KBZ-400/1140(660)智能型電氣設(shè)備1套。

1.3 設(shè)備安裝順序

先安裝皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、工作面運(yùn)輸機(jī)；以上設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，即可安裝液壓支架、采煤機(jī)。巷道內(nèi)安裝皮帶運(yùn)輸機(jī)時(shí)，輸送機(jī)與巷幫支護(hù)的距離不得小于0.5 m，輸送機(jī)頭和機(jī)尾處與巷幫支護(hù)的距離不得小于0.7 m，巷道內(nèi)平板車上綜采設(shè)備的最突出部位，與巷幫支護(hù)的距離不得小于0.3 m。工作面的布局簡(jiǎn)圖，見圖1。

2 PM31電液控制系統(tǒng)的特性

2.1 PM31電液控制系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)的主要功能是控制支架的所有動(dòng)作，依靠應(yīng)用程序進(jìn)行。控制的命令是操作者經(jīng)鍵操作發(fā)出（或按采煤機(jī)位置由系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出），傳感器檢測(cè)到的實(shí)時(shí)值與用戶設(shè)置的各參數(shù)也是控制條件。PM31系統(tǒng)發(fā)揮電腦網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)，賦予系統(tǒng)豐富功能，使支架的控制方便、靈活、協(xié)調(diào)、安全，尤其是應(yīng)用程序的修改易行性和控制參數(shù)的多樣性及可調(diào)性，能使控制功能與工作面條件和生產(chǎn)工藝要求很好地匹配。

2.2 PM31電液控制系統(tǒng)的配置

煤礦井下的每個(gè)支架配置1臺(tái)控制器（工控機(jī)），形成整個(gè)系統(tǒng)的主干，控制器之間按順序互聯(lián)成網(wǎng)，組成完善的電液控制系統(tǒng)，其中各支架控制器為核心，還有其外圍設(shè)備的2個(gè)偉感器和1套電液閥組。

電液閥組是控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件，為單元組合式結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元有1個(gè)液動(dòng)主換向閥，一般用來控制同一液壓缸的伸和縮兩個(gè)動(dòng)作。閥組集成的單元數(shù)取決于液壓支架形式被控對(duì)象和控制動(dòng)作的多少。主要有立柱升降、推移千斤頂伸縮、護(hù)幫板伸縮、側(cè)護(hù)板伸縮、平衡千斤頂伸縮、抬底座和噴霧等。全工作面的每個(gè)支架配置1臺(tái)控制器，1個(gè)壓力傳感器，1個(gè)行程傳感器。工作面因供電關(guān)系被分組，每6～7架，配置1個(gè)隔離耦合器和1個(gè)總線提升器，每12～14架配置1個(gè)雙路電源箱；工作面兩面3刀端配置2個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端器。

2.3 PM31電液控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

液壓支架采用電液控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)如下：①降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少工作面人員，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。②液壓支架采用電液控制程序和應(yīng)用程序，使綜采工作面實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)萬(wàn)噸。③由于實(shí)現(xiàn)程序控制和遠(yuǎn)程控制，避免了操作人員的傷亡；只要合理調(diào)節(jié)操作位置就可改善操作人員的工作環(huán)境，降低粉塵對(duì)人體的危害。④減少支護(hù)的滯后時(shí)間，可保證額定的初撐力，減少增陰段所需時(shí)間，提高支護(hù)效率，使全工作面支架的初撐力均勻一致，改善頂板管理。⑤移架步距準(zhǔn)確，切頂線整齊有利于切頂，改善了支護(hù)效果；刮板輸送機(jī)和整個(gè)工作面直線性較好，采煤機(jī)截深準(zhǔn)確，改善了刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的工況。⑥提高了整個(gè)工作面的安全性。

3 采用PM31液壓支架的優(yōu)勢(shì)

1）護(hù)幫效果好。由于8號(hào)煤層采高大（＞3.5 m），滾片幫嚴(yán)重；采用該支架移架速度快，護(hù)幫板及時(shí)伸出，可防止?jié)L片幫，并有效控制頂板錨落。

2）實(shí)現(xiàn)隔架遠(yuǎn)距離操控。采用PM31支架，既能快速及時(shí)移架，又能本架、鄰架、隔架遠(yuǎn)距離操控，使得拉架工安全又省時(shí)、省力。

3）微機(jī)程序化控制成為現(xiàn)實(shí)。發(fā)揮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，采用電液控制程序和應(yīng)用程序，使單工作面日產(chǎn)突破萬(wàn)噸。

4 采用PM31液壓支架的缺憾

1）采用時(shí)間控制移架，到時(shí)間進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作，移架不齊，需要手動(dòng)，自動(dòng)化程度仍低。

2）底板波浪起伏時(shí)，支架蠕動(dòng)下滑快，導(dǎo)致工作面輸送機(jī)經(jīng)常竄動(dòng)，較難管理。

3）大采高，易倒架，沒有防傾倒裝置，打架現(xiàn)象較嚴(yán)重，處理起來很困難。

4）架間距離小時(shí)（如打架、竄動(dòng)相擠等），導(dǎo)向效果不好，支架定向較難，出現(xiàn)不垂直輸送機(jī)或煤壁現(xiàn)象，支架分組拉開寬縫。

5 采用PM31液壓支架的幾點(diǎn)建議

1）設(shè)計(jì)液控拉齊器或紅外線拉齊裝置，使支架拉齊后執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作。

2）底座下方設(shè)計(jì)液控方向舵，隨轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整支架方向，并防止支架下滑。

3）頂梁和底座同時(shí)順工作面設(shè)置短柱千斤頂，傾倒時(shí)掛上大鏈拉傾。

4）制定切實(shí)可行的操作規(guī)程，嚴(yán)格管理。