淮南矿业集团潘一矿机电修配中心 安徽省淮南市 232082
摘要：随着科学技术的发展，人们对工作面跟机自动化的需求越来越高。该文章主要是以工作面跟机自动化为前提，使用电液控制技术，探讨跟机生产时采煤机的行走速度对电液控制系统的工作面自动化的影响。以及，综采工作面实现跟机自动化的可行性。在当前的煤矿安全规定条件下对边界进行研究，同时对电液控制系统跟机控制国产化做出相应的可行性调查。信息技术和高难度的开采为主要特征的综采工作面跟机自动化工作将是我国工业未来的主要发展方向。
关键词：电液控制系统；综采作业面；跟机自动化；移架速度
以电液控制系统为基础的跟机自动化系统最主要的功能是依据采煤机位置、传感器实时检测的支架状态和用户设置的各种参数，最大化发挥计算机通信控制技术的优点，使支架控制协调、方便、灵活、安全。做到控制功能与工作面条件和生产工艺要求相配合，从而提高工作面生产率。本文系统的分析了，电液系统自动化工作面中，由于采煤机的速度不同导致工作面支架自动移架时出现的本身和互相之间的配合问题，以工作面连续步进为重点分析并提出了相应的解决办法。
1、电液控制系统
二十世纪七十年代，英国道梯公司最先对工作面电液控制系统进行了研发。随后玛珂公司和威斯特伐利亚合作研究出一套PM2电液控制体系，并发展为现有的和DBT公司PM4两大分支。国内主要有天玛公司SAC和四川神坤ZDYZ电液控制系统等。电液控制系统的功能主要表现在提高井下的生产效率、改造保压功能，为无人工作面开采提供条件。通过电液阀将以往人工控制操作，改变为由计算机控制的电子信号操作为主要核心。通过在支架上安装控制器、压力传感器、行程传感器、电液控制阀，来实现液压支架的自动移架。自动推移刮板输送机、自动喷雾等单架控制，还可以对支架的单个系统进行控制。
2、综采工作面跟机自动化技术分析
所谓跟机自动化技术实际上是指采取采煤机所在位置信息为基础。按照采掘作业面选用的具体回采工艺以及相关作业流程。在采煤机的所处位置之前或之后，设定的距离上自动完成相应的动作，并且以全自动的方式实现综采作业面液压支架与刮板输送机跟随采煤机行走的所有功能动作。具体包含自动推溜、自动移架、自动伸缩护帮板、自动喷雾等。按煤矿井下综采作业面地质条件的不同，跟机自动化的割煤工艺也大不同。比较常用的有单向、双向、全截深、双截深、先退后移等，每一个工艺模式都有各自特点。例如，先推后移的空顶面积相对较小，人行通道较窄，比较适合应用顶板为松软的井巷；先移后推的空顶面积较大，行人通道比较宽阔，以便行人通过，适用于顶板条件相对较好的回采作业面。
3、截割功率
一般情况下，截割功率可以按截割比能耗进行估算。在现实截煤的过程中，采煤机滚筒承重60%的采高工作量，其余的40%采高工作量由采煤机后面的滚筒负责承担。截割功率方式为：N=（0.6+0.4K）。
4、影响因素和控制对象
在煤层的深度与运行时间等同的情况下，采煤机的快慢决定了工作面的生产量。因此，国内很多产量效率高的矿井对采煤机速度的快慢要求越来越高。生产时支架移动的快慢成为了制约工作面生产的关键因素。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆大多数人工拉架的工作面是通过多点拉架的方法来化解这个问题。但因电液控制系统的工作面通过位移确定的采煤机位置信息来限制支架的动作顺序，灵活性差于人工操作。本文就从电液控制系统自动化工作面时采煤机的快慢变化，对工作面拉架过程的影响，并提出了合理解决的方案，对移架动作速度快慢的改进可以从以下两方面考虑。
4.1单架自动移驾时间
对单一支架的报警到自动移架结束的一段时间，与阶段和阶段之间可以重复的部分进行简单操作。比如，护帮板的收缩与降柱两动作就可以重叠为一个动作，这样会节约移架的时间。分析支架移驾过程，降柱、拉架、升柱是最根本的操作流程。在降柱之前支架会一直处于支撑的状态，而降柱之前的动作包含报警、收进帮护板等动作。在升柱阶段，支架还没有达到规定的支撑力之前，多顶板已经有较好的支撑。所以可以把此过程分为两个阶段，在支架升柱完成第一阶段到达基本支撑状态后下一个拉架就可以开始移架动作。
4.2减少平均移架时间
单架移架时间确定的基础上，各支架逐个移架。如果两架之间的动作重叠部分越多，那么整体移架时间就会越短。比如，单架移动时间确定在15秒（误差不大于1秒），在前一个动作未完成之前开始下一个动作，动作重叠的时间为3秒。在采煤机运行状态下从十架到十九架，如果动作不重叠，十个支架一共的移架时间则为150秒（15×10）。而在动作重叠的情况下，整个移架时间要降低至123秒（15×10- 3× 9），平均一架移动的时间降低为12.3秒。但这种方法要考虑到支架对顶板的支撑和两个支架之间的关系。下面依据采煤机速度的快慢与移架速度之间的关系，列出以下三种情况来研究移架过程。为更简洁的表达起见用1表示采煤机速度的快慢、2表示移架速度。第一，当1≤2时，这时在采煤机的行走路线上，在采煤机到达下一个之前，上一架采煤机已经独自完成自动移架工作。这种情况时支架的使用依据移架的方法就能使支架跟上采煤机的行走速度。第二，当2＜1＜2倍2这种情况时，如果依然采用依次移架的方式，支架移架会越来越拖慢采煤机的速度。这样既不能有效的支护顶板，还容易造成冒顶事故。同时由于支架跟不上采煤机采煤速度，会影响工作面的产量支架动作。第三，当1≥2，在这种情况时，采煤机的行走速度大于支架的移动速度。为考虑此种状态的临近情况1等于2在采煤机的位置触发第一个支架开始自动移架。在第一个支架完成自动移架之后，采煤机位置会触发第三个支架。类似第二种情况，如采用依次移架的方法，就会发生两架同时移架的状况，对顶板的管理不利。还会使支架的移动拖慢采煤机，跟不上采煤机的采煤速度。其中的最大化情况，采煤机速度达到可以单独完成一次移架时间内触发整个工作面上的支架，因为两个支架的关闭问题，在不考虑泵站洒量的情况下，会发生工作面上架号为奇数或偶数很多支架同时开始工作的情况。但为了安全着想，拉架的效率和泵站的流量等问题，在工作面选用泵站最大压力为31.5MPa，流量为630L每分钟，工作阻力为6800KN缸径为240毫米的四柱或两柱式支架，并且规定工作面上一起工作的拉架支架不能超过三个。
4.3采煤机速度的调整
在综合考虑煤矿井下采掘工作面的安全、拉架效率及泵站实际流量的基础上、工作面同时拉下的数量不能大于三个。同时，在当前的工作面条件和泵站通用条件下，边界条件支架宽度比上采煤机速度快慢=支架移架时间比4。如果支架移架时间为15秒、支架的宽度为1.5秒来计算，可知上述边界条件的采煤机最大速度为0.4m秒。
结束语
总而言之，随着煤矿产业的均年递增，井下综采工作面随之不断向纵深方向发展，这就对采煤机的工作效率提出了更高的要求。跟机自动化技术的应用，在一定程度上提高了综采效率。综采跟机自动化的应用，既降低了工人的劳动程度，还有效的在提高作业效率等方面起到了一定的促进作用。但在实际应用中，必须要考虑采煤机的速度与支架移架之间的匹配性，从而使其发挥出更大的功效。这不但有助于煤矿产能的进一步发展，而且还能为煤矿产业带来巨大的经济效益，有利于促进产业健康、稳定、持续的发展。
参考文献
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[3]朱小林，李首滨.采煤机速度对综采工作面跟机自动化影响研究[J].煤炭工程，2008（2）：79-81.
论文作者:杭林森
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/24
标签：工作面论文; 支架论文; 采煤机论文; 速度论文; 动作论文; 快慢论文; 控制系统论文; 《建筑学研究前沿》2017年第15期论文;