復(fù)雜地質(zhì)條件下綜采工作面跟機(jī)自動化應(yīng)用研究

1、復(fù)雜地質(zhì)條件下綜采工作面跟機(jī)自動化應(yīng)用研究復(fù)雜地質(zhì)條件下綜采工作面跟機(jī)自動化應(yīng)用研究當(dāng)今綜采自動化工作面，跟機(jī)自動化技術(shù)根據(jù)實時監(jiān)測采煤機(jī)位置、通過傳感器實時檢測支架的狀態(tài)，反響給支架控制器，在采煤機(jī)位置前后所設(shè)定間隔 和范圍，執(zhí)行相應(yīng)的跟機(jī)移架動作，使支架的步進(jìn)動作完全自動完成。跟機(jī)自動化主要動作包括自動跟機(jī)移架、自動伸或收伸縮梁和護(hù)幫板、自動推移刮板輸送機(jī)。通過研究分析自動跟機(jī)移架過程中支架各動作的時間關(guān)系，優(yōu)化了自動跟機(jī)移架的時間，進(jìn)步了消費(fèi)效率。11102206綜采工作面跟機(jī)自動化簡介1.1跟機(jī)自動化電液控制系統(tǒng)1102206綜采工作面中使用北京天地瑪珂公司SA電液控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要

2、由支架控制器、網(wǎng)絡(luò)變換器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、隔離耦合器、壓力傳感器、角度傳感器、行程傳感器、紅外線采煤機(jī)位置檢測傳感器、工作面巷道監(jiān)主控計算機(jī)、本安電源箱、電液換向閥組和高壓過濾站等設(shè)備組成，如圖1所示1。支架控制器用于采集傳感器數(shù)據(jù)，并通過總線上傳到監(jiān)控中心的主控計算機(jī)，傳感器用于采集支架工作阻力、行程及支架姿態(tài)等信息數(shù)據(jù)，主要作用是實現(xiàn)液壓支架閉環(huán)控制過程中控制量的監(jiān)測與反響，使液壓支架跟機(jī)自動化有序順利完成2。1.2跟機(jī)自動化電液控制系統(tǒng)功能跟機(jī)自動化電液控制系統(tǒng)功能根據(jù)支架控制器檢測獲得采煤機(jī)位置信號傳給網(wǎng)絡(luò)變化器，由網(wǎng)絡(luò)變化器進(jìn)展采煤機(jī)位置識別，并將識本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理別后的位

3、置數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心主控計算機(jī)。根據(jù)綜采工作面作業(yè)規(guī)程，確定采煤機(jī)運(yùn)行到某一位置時來決定液壓支架的相應(yīng)動作，這些操作要求被編成程序存入網(wǎng)絡(luò)變換器和主控計算機(jī)中，網(wǎng)絡(luò)變化器或主控計算機(jī)根據(jù)采煤機(jī)位置信息自動發(fā)出命令，指揮相應(yīng)支架控制器完成這些操作，支架正常動作過程完全自動地進(jìn)展，從而實現(xiàn)跟機(jī)自動化與割煤工藝要求和工作面地質(zhì)條件配適宜應(yīng)，解放勞動力，進(jìn)步消費(fèi)效率。隨著綜采工作面條件發(fā)生變化，如需改變回采工藝，通過調(diào)整參數(shù)與采煤機(jī)動態(tài)位置，實現(xiàn)支架控制器控制支架完成不同的工藝動作?；夭晒に嚵鞒虉D如圖2所示3。1.31102206綜采工作面簡介梅花井煤礦1102206綜采工作面所采2-2煤層平均厚度3

4、.5，工作面走向長4200，傾斜長223，煤層傾角920度。工作面受背斜影響，煤巖層較為破碎，裂隙較發(fā)育，易造成漏頂和冒頂事故。工作面走向長，且走向起伏較大，頂板與底板為粉砂巖，屬復(fù)雜地質(zhì)條件。1102206綜采工作面選用交流變頻電牽引采煤機(jī)G650/1710-D、SZZ1200/525中雙鏈刮板轉(zhuǎn)載機(jī)、SGZ1000/2855中雙鏈刮板輸送機(jī)和PL4000輪式破碎機(jī)等作為割煤和運(yùn)煤系統(tǒng)。目前工作面共計有131架支架控制頂板，其中過渡架7架，型號分別為ZYG10000/18/37AD、ZYG10000/19/40B1D、ZYG10000/19/40BD；端頭架2架，型號ZYT10000/21/

5、42D；根本支架122架，型號ZY10000/18/37D。2跟機(jī)自動化回采工藝技術(shù)2.1跟機(jī)自動化技術(shù)跟機(jī)自動化技術(shù)根據(jù)綜采工作面回采工藝與作業(yè)規(guī)程，需要分析采煤機(jī)位置與推移刮板輸送機(jī)、液壓支架前移之間的動作關(guān)系。跟機(jī)自動化以采煤機(jī)的位置和牽引方向為主要輸入?yún)?shù)，輸出參數(shù)那么為液壓支架根據(jù)采煤機(jī)的位置和牽引方向來決定支架的動作，自動地完成綜采工作面液壓支架和刮板輸送機(jī)跟隨采煤機(jī)行走的所有功能動作，如自動收或伸護(hù)幫板、自動移架、自動推刮板輸送機(jī)、自動收或打出伸縮梁等。2.2工作面中部跟機(jī)自動化工藝流程在啟動自動跟機(jī)形式后，支架的挪動是由控制器在收到安裝在采煤機(jī)上的紅外線發(fā)射器的信號后進(jìn)展控制的

6、，得到信號的控制器變成了主控制器。在采煤機(jī)挪動方向的前方，支架的護(hù)幫板和伸縮梁被收回；在采煤機(jī)后面的區(qū)域內(nèi)，支架順序向煤壁挪動，在挪動之后刮板運(yùn)輸機(jī)也將會被推向煤壁方向。跟機(jī)自動化動作工藝流程圖如圖3所示。采煤機(jī)當(dāng)前位置是以采煤機(jī)機(jī)身長度的中點所對應(yīng)液壓支架的架號，也就是紅外線發(fā)射裝置被工作面液壓支架紅外線接收器所檢測到的位置。如圖3所示第31架，即表示當(dāng)前采煤機(jī)位置為31。推溜間隔 表示采煤機(jī)行走時間隔 采煤機(jī)位置最近的可以執(zhí)行自動推移刮板輸送機(jī)的支架與采煤機(jī)當(dāng)前位置之間的間隔 ，如圖3所示推溜間隔 為15，表示間隔 采煤機(jī)當(dāng)前位置為15的支架可以執(zhí)行自動推移刮板輸送機(jī)動作。推溜范圍表示推溜

7、間隔 后面可以執(zhí)行自動推移刮板輸送機(jī)的支架范圍，如圖3所示推溜范圍為10，表示在這個范圍內(nèi)10個支架可以執(zhí)行自動推移刮板輸送機(jī)動作。移架間隔 表示采煤機(jī)行走時間隔 采煤機(jī)當(dāng)前位置與可以執(zhí)行自動跟機(jī)移架動作的最近支架之間的間隔 ，如圖3所示移架間隔 為6，表示間隔 采煤機(jī)當(dāng)前位置為6的支架可以執(zhí)行自動跟機(jī)移架動作。移架范圍表示移架間隔 后面可以執(zhí)行自動跟機(jī)移架動作的支架范圍，如圖3所示移架范圍為3，表示在這個范圍內(nèi)3個支架可以執(zhí)行自動跟機(jī)移架動作。綜上所述，伸伸縮梁間隔 、收伸縮梁和護(hù)幫板間隔 表示可以執(zhí)行自動伸伸縮梁動作、收伸縮梁和護(hù)幫板動作與采煤機(jī)當(dāng)前位置之間的間隔 。伸伸縮梁范圍、自動收伸

8、縮梁和護(hù)幫板范圍表示可以執(zhí)行伸伸縮梁以及收伸縮梁和護(hù)幫板的動作范圍。根據(jù)圖3所示的工作面中部跟機(jī)自動化動作工藝流程圖，當(dāng)采煤機(jī)割煤過程中，處于采煤機(jī)運(yùn)行方向前的支架執(zhí)行自動收護(hù)幫板和伸縮梁動作，運(yùn)行方向后的支架執(zhí)行自動伸護(hù)幫板伸縮梁、自動移架、自動推溜的功能。2.3跟機(jī)自動化割煤工藝技術(shù)1102206綜采工作面自動化割煤工藝為雙向全截深跟機(jī)自動化割煤工藝，根據(jù)綜采工作面實際消費(fèi)條件，將跟機(jī)自動化割煤按照割煤位置的不同，又劃分為工作面中部跟機(jī)自動化割煤和工作面端頭跟機(jī)自動化割煤，按照先自動跟機(jī)移架后自動推溜的形式進(jìn)展割煤。本文以工作面中部跟機(jī)自動化的割煤工藝進(jìn)展了分析，工作面中部跟機(jī)自動化割煤階

9、段嚴(yán)格按照工作面中部跟機(jī)自動化動作工藝流程進(jìn)展割煤，及時有效地支護(hù)頂板，從而實現(xiàn)1102206綜采工作面跟機(jī)自動化作業(yè)。3跟機(jī)自動化的優(yōu)化方案3.1優(yōu)化單架自動移架的時間單個支架的自動移架完成收護(hù)幫板和伸縮梁、降柱、拉架、升柱、伸護(hù)幫板這五個根本動作階段依次完成自動移架動作，如將這五個根本動作階段之間可以復(fù)合的部分進(jìn)展同時動作，從而有效節(jié)省自動移架時間。從移架的根本動作分析自動移架的過程，可以在收護(hù)幫板和伸縮梁的同時進(jìn)展降柱，拉架到位后，可以將升柱的時間分為兩個階段，第一升柱階段當(dāng)支撐壓力到達(dá)過渡壓力時，觸發(fā)伸護(hù)幫板動作，第二升柱階段和伸出護(hù)幫板動作同時完成。分析在滿足工況條件下的根本動作階段

10、之間可重合動作的部分，最大程度優(yōu)化自動移架時間。在泵站動力源到達(dá)額定壓力，可以滿足工作面現(xiàn)場工作壓力需求的情況下，通過測得單架執(zhí)行順序動作完成移架需要21s，如圖4所示。假設(shè)將收護(hù)幫板和伸縮梁動作和降住動作這兩個階段同時進(jìn)展，在收護(hù)幫板和伸縮梁第2s時觸發(fā)降住，可以節(jié)省2s移架時間；在升柱第2s時觸發(fā)伸護(hù)幫板動作，可以節(jié)省2s移架時間。綜上所得，單架自動移架時間得到優(yōu)化后，共需17s完成自動移架所有動作，如圖5所示。3.2優(yōu)化成組自動移架時間分析單架自動移架時間得知，將單架移架復(fù)合的部分進(jìn)展同時動作完成移架，可以減小單架自動移架時間。假設(shè)進(jìn)展成組自動移架，考慮對頂板的及時有效支護(hù)，兩架間相隔一

11、架同時進(jìn)展移架動作。同理，支架與支架之間重疊動作越多，那么整體成組自動移架的時間將減小，在1、3號架移架升柱到達(dá)過渡壓力時，開始觸發(fā)2、4架開始進(jìn)展自動移架動作；在2、4架移架升柱到達(dá)過渡壓力時，觸發(fā)5、7架開始進(jìn)展自動移架動作。以此類推，6、8架也遵循次規(guī)那么進(jìn)展自動移架，如圖6所示。分別在不同情況下，對成租自動移架所需時間進(jìn)展分析比照，以8個支架為單位進(jìn)展成組移架為例，單架順序動作移架時間需要21s，如圖4所示，假設(shè)進(jìn)展成組自動移架，需要21s4=84s；假設(shè)以優(yōu)化后的單架自動移架時間17s，如圖5所示，進(jìn)展成組自動移架，需要17s4=68s；以優(yōu)化后的單架自動移架到達(dá)過渡壓力時，開始觸發(fā)

12、下一組支架進(jìn)展移架動作，共需62s完成這8個支架的移架動作，如圖6所示。3.3采煤機(jī)牽引速度對跟機(jī)自動化的影響采煤機(jī)牽引速度是影響自動跟機(jī)移架重要因素，當(dāng)采煤機(jī)位置觸發(fā)下一組支架跟機(jī)移架之前，上一組支架已經(jīng)完成自動跟機(jī)移架，這種情況可以滿足綜采工作面自動跟機(jī)移架有序進(jìn)展。假設(shè)采煤機(jī)牽引速度過快，1、3架正在進(jìn)展自動跟機(jī)移架，2、4架在等待1、3架移架升柱到達(dá)過渡壓力時觸發(fā)自動移架，而此時采煤機(jī)位置信息已經(jīng)開始觸發(fā)5、7架自動跟機(jī)移架，導(dǎo)致2、4架的移架動作被推延，將自動跟機(jī)移架越來越滯后于采煤機(jī)，不能及時有效支護(hù)頂板，容易造成漏頂、冒頂事故，采煤機(jī)牽引速度對跟機(jī)自動化影響，如圖7所示。1102206綜采工作面現(xiàn)供液系統(tǒng)為四臺乳化泵、兩個混合箱，供液管路為單進(jìn)單回，工作面正常消費(fèi)割煤時，啟動兩臺乳化泵工作，另外兩臺備用。當(dāng)采煤機(jī)速度超過每分鐘10米時，自動跟機(jī)移架、推溜會因供液動力缺乏，導(dǎo)致有丟架或移架不到位現(xiàn)象。建議將工作面供液管路鋪設(shè)為雙進(jìn)雙回，形成環(huán)形供液系統(tǒng)，進(jìn)步工作面供液才能。4結(jié)語1介紹了跟機(jī)自動化電液控制系統(tǒng)的組成與功能，分析了1102206綜采工作面中部跟機(jī)自動化的工作原理、實現(xiàn)方法和動作工藝流程，并對工作面跟機(jī)自動化割煤工藝進(jìn)展了闡述說明。2在單架順序動作自動移架完成的根底上，分析單架順序自動移