液壓支架電液控制系統在薄煤開采中的應用

王丹

（冀中能源股份有限公司設備管理中心，河北邢臺054000）

1 引言

據相關研究數據表明，我國的薄煤層資源較為豐富，且具有分布廣，儲量大的特征。其中，約20%的薄煤層深度為1.3m，約85%的礦井區含有薄煤層，國內煤礦中的薄煤層含量達到6×109t。目前，即使污染較少甚至無污染的新能源仍在不斷開發，我國煤炭資源的重要性仍然占據前列。煤礦資源相對豐富的地區包括山西大同、陜西神木、河北邢臺等區域，由于近年來的不斷開采，使煤礦資源逐年減少，薄煤層逐漸脫穎而出。相較于中煤層和厚煤層，薄煤層不具備開采條件要求低，收益大的特征，因此，煤礦企業會優先選擇中煤層與厚煤層進行開采，導致煤礦資源的消耗與開采過程具有不平衡性。一旦煤礦業開采失衡，政府部門會進行干預與宏觀調控，相關政策的頒布使我國煤炭行業將工作重點逐漸轉移到薄煤層與超薄煤層的開采中，該工作重點的轉移有助于煤炭行業恢復平衡，使煤礦資源缺失的區域與煤礦資源開采過度的區域相互彌補，促使社會各領域合理利用煤炭資源[1]。

另外，煤炭資源的過度開采對地層表面是一種較大的傷害，容易使地表產生移位或受損。對于薄煤層，其深度較淺，表面的基礎巖石比較稀疏，在煤礦開采過程中容易發生地面下陷的問題。因此，保持薄煤層高效率的開采與地面表層受損最小化是當前煤炭開采工作研究的主要內容。

2 液壓支架電液控制系統簡介

19世紀80年代，我國開始了對液壓支架電液控制系統的研究與探索。在19世紀90年代后期，國內第一套液壓支架電液控制系統在北京煤機廠研發成功，接下來的一年，正式進入了試用期階段。試用期結束后，全國各地開始了液壓支架電液控制系統的積極研發，通過十多年的時間，煤礦行業將國外先進的開采設備與探井設備引入國內，我國雖然在煤礦開采方面和國外有一定的差距，但是與前些年相比，煤礦行業的發展已經有了巨大的進步。但是，國內在開采設備零件加工方面的研發依然處于相對緩慢的階段，在開采核心技術的探索反面與國外還存在一定的差距。

目前，國內針對液壓支架電液控制系統的分類主要有3種：（1）人工臨時支架法。該方法元件與膠管選取的是國內生產標準，技術上具備一定的穩定性，性價比較高。但也存在一定的缺點，如管路內容龐雜，膠管的過架較復雜，整個支架占用的面積較大，對支架的高度有一定的干擾，同時，影響人的正常通行，在實際進行操作閥的過程中較為費力。（2）液壓優先導入法。該方法使用的是多芯管原理，精度較為準確，但是質量沒有保障，成本較高，在后續維護的過程中存在一定的難度。（3）電液管理模式，使用電液管理方法，可以將程序控制單價化，無人操作，一鍵智能化在煤礦業實際應用[2]。

3 液壓支架電液控制系統的原理及應用

液壓支架電液控制系統是以計算機編程為基礎的電子信號傳送與操作，可替代傳統的人工手動控制操作方法。液壓支架的每個位置傳感器會以信號的方式將工作場景與情況傳遞給控制器，控制器系統會根據不同的作業環境與標準使程序內提前編好的電液閥控制信號程序按照流程運行，以便控制工作面中的相關設備。該系統的控制是不同層次相互集合的鑲入式計算機控制系統，也可稱為多元化網絡控制器，不同的單元與層別都有各自獨特的功能與作用。層別越高，作用越大，整個系統還可以進行擴張。

支架上的每個控制單元是系統的基本單元，主要以控制器為基準，涵蓋檢測與執行環節。控制器內包含軟件、系統與程序。控制單元的獨立作用體現在人機操作界面進行命令的發送，以便對動作與具體數據進行收集。將每個控制器相互連接形成一個網絡體系，通過總線手段將數據進行傳送，使用計算機的優勢，將不同任務進行調整，使其在網絡體系中相互控制，使個體單元之間實現自動控制，緊急特殊情況下自動停止，對電路進行實時監測，發生故障時信息及時顯示，可以使電液控制實際操作時更加便捷靈敏，實現自動化與多支架相互配合的密切關聯網絡體系[3]。

以控制器相互連接為基礎，設定計算機與控制器連接可以一并對上一層級進行控制。計算機通過軟件的運行將搜集到的信息與數據進行融合，并根據相關參數對支架的工作狀態進行調整，主要控制器計算機對參數進行設置并且可以發出具體的命令，與此同時，可檢測采煤機的具體位置，并以此為依據進行支架自動化控制，可以擔任工作范圍內的相關檢測，具有計算機與不同級別通信接口連接的優勢。液壓支架電液控制系統的較高級別即為地面計算機的設立，可以將其與井下控制器通過光纖網進行通信連接，對數據進行傳送以達到資料存儲，支架調控的目的。

4 薄煤層開采引入液壓支架電液控制系統的優勢

薄煤層開采采用壓夜支架電液控制系統，具有以下幾方面的優勢：（1）通過先進技術的引進，可以將人工操作轉化為機械化控制操作，如液壓支架的降落、拉架、升架等動作，同時，可以將采煤機與液壓支架電液系統進行結合，加快采煤工作的效率；（2）將自動化與液壓支架電液控制系統相結合，減少人工作業量，提高人工作業環境，平衡煤礦行業生產跟不上需求的現象，降低生產過程安全隱患較大的問題；（3）有效處理特殊地理位置的條件下生產工藝問題，如薄煤層作業人員在作業面難以進行有效作業的環境下，通過機械化作業即無人作業方式替代人工作業；（4）運輸傳遞機器可以同時同步進行推進，可以確保作業面的整體性，將作業面的工作任務進行有效推進，頂板平衡與防止頂崗現象降低；（5）可以進行無人監視補壓動作，同時，可以維持作業面的整體水平；（6）液壓支架電液控制系統可以將人工作業的主觀情緒因素排除，可以保證操作的效率與質量；（7）該系統可以發揮自己的最高水準，可以通過設定參數化調整采煤的整體效率，降低人工作業強度，對作業的安全系數提出了保障，同時，還減少了預算。

5 結語

本研究僅對在薄煤開采過程中引入液壓支架電液控制系統進行了分析，后續的學習生活中，將逐步細化，進行橫向縱向交叉學科的研究與探討，希望對液壓支架電液控制系統在薄煤開采中的實際使用情況進行探究。