煤礦自動化放煤控制設(shè)計研究范文

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摘要：為提高綜采放頂煤作業(yè)的自動化和智能化水平，提出了一種自動化記憶放煤控制策略。介紹了自動化記憶放煤控制原理，并具體設(shè)計了自動化記憶放煤控制過程，包括具體所用到的設(shè)備、控制過程及主要控制參數(shù)，指出了自動化記憶放煤控制實(shí)施。通過科學(xué)、合理應(yīng)用自動化記憶放煤控制策略，不僅可以顯著提高礦井生產(chǎn)效率，而且能更好保障礦井安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：放頂煤；記憶放煤；控制策略；實(shí)施

1自動化記憶放煤控制原理

放頂煤的工作平面由兩部分組成，分別是前部采煤系統(tǒng)和后部放煤系統(tǒng)。前部采煤系統(tǒng)有三大不同的功能：裝煤、破煤及落煤，使用此系統(tǒng)采煤工作環(huán)境與之前完全不同。液壓支架設(shè)備來支起采煤工作間并可以移動采煤裝置，利用液壓推料機(jī)可把煤塊輸送到刮板輸送機(jī)。通過該方式運(yùn)煤刮板輸送機(jī)可實(shí)現(xiàn)前部分工作面的運(yùn)煤功能，它可以把煤炭運(yùn)輸出去，采煤機(jī)的割煤速度不同，刮板上的煤炭量就不一樣，可以調(diào)節(jié)割煤速度來控制輸送機(jī)上的煤炭重量。放煤系統(tǒng)的后半部分是在工作平面后方設(shè)置一臺刮板運(yùn)輸機(jī)，在液壓支架完成移架后，頂部煤塊會自動掉落在后部輸送機(jī)的刮板上，掉落煤塊的多少與尾梁大小、插板運(yùn)動幅度相關(guān)[1]。根據(jù)采煤機(jī)截割記憶控制系統(tǒng)，在假定煤層厚度均勻、頂板與底面穩(wěn)定的前提下，先通過人工演示采煤機(jī)操作然后再截割煤，再通過計算機(jī)記錄割煤時前后滾筒的高低變化數(shù)據(jù)。在進(jìn)行一刀切煤時，該裝置直接使用記錄的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)前后滾筒高度的調(diào)節(jié)，從而可以自動控制采煤機(jī)。在煤層相對穩(wěn)定時，采煤機(jī)每次工作時，工作時的工藝參數(shù)基本保持不變，提高采煤機(jī)的變量基本上是相同的，液壓支撐架放煤裝置和放煤出口開度的大小決定著放煤量的多與少。基于此，可以將人工放煤示范操作過程、放煤出口的數(shù)量、液壓支架放煤裝置的位置形態(tài)、記錄煤箱所需時間等相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)記錄下的數(shù)據(jù)控制下一個煤輸送出口的大小，實(shí)現(xiàn)了自動化記憶煤炭箱體控制[2]。

2自動化記憶放煤控制設(shè)計

2.1實(shí)現(xiàn)設(shè)備

可以通過控制和調(diào)節(jié)液壓支架的電液控制裝置來控制自動化記憶放煤裝置。這個系統(tǒng)主要由電液換向閥組、信號轉(zhuǎn)換器、支架控制器、隔爆計算機(jī)、傳感器五大部分組成。根據(jù)指定的程序支架控制器能夠發(fā)出一系列的控制命令，指定油缸的運(yùn)動由控制電液換向閥組來調(diào)節(jié)，動作的執(zhí)行情況可以用液壓支撐機(jī)架上的傳感器來檢測，信號轉(zhuǎn)換器把工作面巷道的監(jiān)視中心的液壓支承體的移動指令架向防爆計算機(jī)發(fā)送，接著防爆計算機(jī)發(fā)送控制液壓的信息來調(diào)整支架上下運(yùn)動[3]。液壓支架電液控制裝置可將人工操作支架的工作參數(shù)和傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給隔爆計算機(jī)，并可在防爆計算機(jī)上顯示重要數(shù)據(jù)，此時液壓支架就會執(zhí)行計算機(jī)發(fā)出的放煤控制指令，全自動化控制放煤在此過程中由工作面的液壓支撐架來實(shí)現(xiàn)。

2.2記憶放煤控制過程

工作面放煤原理如下：首先，通過液壓支架在尾梁處的不同角度上，調(diào)節(jié)放煤出口不同開度，在不同開口下完成放煤工作。傳統(tǒng)放煤的方法即人工放煤常見的有3種操作方式：（1）頻繁搖動液壓支架尾部橫梁，使支架上方的煤塊在搖晃下脫落；（2）正常放煤，通過把液壓支撐架的尾梁調(diào)到合適的角度來放置煤塊；（3）連續(xù)上下使柱子反復(fù)升降，不斷擠壓頂部煤塊，使頂部煤塊破裂成不同的小塊垮落下來。其中前兩種方法是當(dāng)前主要的放煤方式。通過調(diào)整液壓支架，可以知道在放煤當(dāng)中煤層的里外結(jié)構(gòu)、開采煤塊的方法以及放煤量大小的操作過程[4]。自動記憶放煤的控制流程圖如圖1所示。由圖可知，首先支架控制指令信息由液壓電液控制裝置傳到防爆計算機(jī)上，由指令信息，可以判斷液壓支撐架的動作情況，并由存儲器保存支架的移動命令信息。在支撐架移動時，可不斷讀取液壓支架高度傳感器的支架控制器、液壓支架底座和尾部梁的傾斜角傳感器數(shù)據(jù)，同時把指令輸給防爆計算機(jī)保存，計算打開放煤口過程所用時間，最終得出液壓支撐架放煤機(jī)構(gòu)在各種不相同位置放煤時所花的時間，計算放煤的多少[5]。得出放煤量后，通過比較刮板輸送機(jī)功率和放煤量的大小，然后修改微調(diào)放煤裝置位姿與放煤量多少的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過連續(xù)地優(yōu)化和調(diào)整放煤數(shù)據(jù)，就能夠連續(xù)且穩(wěn)定地執(zhí)行放煤操作，控制流程(動作序列)、放煤裝置的位置及姿勢(傾斜角、高度)及其控制時間序列所構(gòu)成的控制序列表。

2.3記憶放煤控制參數(shù)

通過改變微調(diào)記憶放煤裝置的位置形態(tài)（放煤出口開度的大小）來控制自動化記憶放煤過程。在放置頂部煤塊工作面的生產(chǎn)過程中，可能會出現(xiàn)很多個放煤出口在同一時間放煤的現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)自動記憶放煤控制的目標(biāo)，對刮板輸送機(jī)上的總的放煤數(shù)量進(jìn)行控制和調(diào)整。自動化煤炭放煤裝置的完成需要記下以下信息：（1）液壓支架執(zhí)行的位移動作；（2）記憶放置煤塊所需要時間，即從當(dāng)前記錄到第一架開始放置煤塊時所用的時間；（3）液壓支架的動作時間，也就是液壓支架放煤出口開關(guān)動作所花費(fèi)的時間；（4）尾部橫梁的擺角，擺角的大小直接關(guān)系到放煤出口開口度大小；（5）工作面的仰角和俯角，這兩個角度與尾部橫梁傾角的形成和放煤出口開口大小有很大關(guān)系，對他們的形成有很大的影響；（6）液壓支撐架掩護(hù)橫梁的位置狀況會受支架支撐高度的影響，使液壓支撐架尾部橫梁的啟始位置偏離后刮板輸送機(jī)的相對位置，導(dǎo)致尾梁傾角對形成放煤出口的開度大小造成很大影響；（7）放煤的速度快慢與放煤開口的角度大小有關(guān)系。因此，采煤機(jī)的控制參數(shù)包括放煤開始時間、液壓支架的數(shù)量、液壓支架的位移范圍、液壓支架的伸縮與提升、液壓支架的尾梁傳感器數(shù)據(jù)、液壓支架動作時間、液壓支架工作壽命等[6]。

3自動化記憶放煤控制實(shí)施

3.1傾角傳感器安裝

傳感器數(shù)據(jù)的傾角大小可以控制液壓支架尾部橫梁的擺角，傳感器傾角的檢測精度直接決定放煤機(jī)裝置的位置狀態(tài)，決定它是否可以實(shí)現(xiàn)精確控制。傾角傳感器在不同的工作區(qū)域精度級別不一樣，通常在0～30℃范圍內(nèi)，檢測精度達(dá)到最高，傾斜角傳感器角度設(shè)置在這個范圍內(nèi)[7]。

3.2順序表編制

防爆計算機(jī)保存的記憶控制信息由很多條不同的序列表構(gòu)成，根據(jù)時間序列順序，序列表記錄工作面的油壓支撐架及傳感器殼體動作的相關(guān)信息，主要是放煤相關(guān)的控制參數(shù)。

3.3放煤示范學(xué)習(xí)

放煤示范學(xué)習(xí)從工作的一端開始，根據(jù)放煤相關(guān)工藝，技術(shù)人員使用控制的液壓支撐架控制工作面放煤裝置，一直到工作面的另外一端才結(jié)束，這個過程是一個完整的循環(huán)式生產(chǎn)過程。在剛開始放煤時，示范記憶放煤的方式操作員啟動，工作人員通過控制液壓支架液壓控制裝置來調(diào)節(jié)液壓支架動作使其完成放煤動作，系統(tǒng)把工人的按鍵動作、傳感器信息指令、液壓支架的動作狀況等信息傳給防爆計算機(jī)。當(dāng)放煤動作不同變換或傳感器數(shù)據(jù)變了超過預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時，系統(tǒng)會自動發(fā)送一條信息，并把信息記錄在順序表。同時，每過5s，系統(tǒng)會自動發(fā)出一條傳感器信息并把這條信息記錄在順序表。防爆性的計算機(jī)會保存從放煤開始到采煤結(jié)束這一連串的動作。基于傳感器信息和液壓支架持續(xù)作用的時間等，系統(tǒng)可以生成支架放煤控制按時間順序排列的工作順序表，啟用順序表，自動化放煤就開始了。為了記憶通過學(xué)習(xí)獲得的放煤控制數(shù)據(jù)，需要編制放煤量計算程序，對放煤量進(jìn)行計算和校驗(yàn)，以避免記憶放煤的信息受影響而出問題，從而導(dǎo)致放煤裝置后部刮板輸送機(jī)承受壓力過大而出現(xiàn)被壓壞的情況。詳細(xì)實(shí)現(xiàn)步驟如下：根據(jù)放置煤塊控制順序表中的數(shù)字信息得出人工放煤量的多少，依據(jù)后面輸送機(jī)上煤流量負(fù)荷能承載的最大值，檢查是否有超過最大煤量，若出現(xiàn)這種情況，就調(diào)整放煤裝置的位置姿態(tài)，直到煤炭的計算量在適當(dāng)范圍內(nèi)為止。確認(rèn)了所有種類的數(shù)據(jù)和控制放煤的信息后，可以投入生產(chǎn)和使用。

3.4記憶放煤控制

當(dāng)開始煤炭外殼時，首先打開內(nèi)存煤炭外殼的控制模式。計算機(jī)根據(jù)序列表中時間的序列，向工作面的液壓支架發(fā)出放煤指令信息。液壓支架接收到信息后，根據(jù)指定的信息進(jìn)行對應(yīng)的動作，控制油壓支承裝置的位置。此時，防爆計算機(jī)可根據(jù)液壓支承體的位移來實(shí)現(xiàn)聯(lián)動控制，在液壓支承裝置結(jié)束移架動作后才可實(shí)現(xiàn)放煤。當(dāng)油壓支撐裝置還未結(jié)束移架動作時，需要通過在防爆計算機(jī)上執(zhí)行的程序停下，等待液壓支承完成移架動作后。再一次重新啟動液壓支架，自動化采煤過程、放煤協(xié)同控制就會實(shí)現(xiàn)[8]。

4結(jié)束語

本文提到的自動化記憶放煤控制裝置對放煤條件有要求，在煤層厚度均勻，煤層比較穩(wěn)定的情況下可以使用，依據(jù)人工放煤的操作方法和相關(guān)數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)自動化放煤過程，放煤質(zhì)量可以得到有效保證，可實(shí)現(xiàn)無人操作放煤過程；通過優(yōu)化放煤量與放煤形狀的關(guān)系，建立了液壓支架放煤裝置的位置模型，根據(jù)放煤效果的計算數(shù)據(jù)，可以不斷提高優(yōu)化控制記憶放煤數(shù)據(jù)并調(diào)整，這樣能夠讓輸送機(jī)上的煤流量大小更加穩(wěn)定。如果放頂煤工作面的煤層變化很大時，這個方法就不適用了。由于放煤與放煤工藝技術(shù)密切相關(guān)，需要進(jìn)一步研究改進(jìn)放煤機(jī)箱裝置的位置與姿勢、煤炭量大小及放煤工藝的關(guān)系，逐漸完善和改進(jìn)自動化記憶放煤控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

［1］靳少博.綜放工作面放煤步距數(shù)值模擬研究［J］.中國礦山工程，2017（06）：33-35.

［2］張亞寧，解立赫，張岱岳.綜放工作面端頭放煤研究進(jìn)展與展望［J］.煤炭工程，2017（10）：44-46.

［3］孫利輝，紀(jì)洪廣，蔡振禹，等.大傾角厚煤層綜放工作面放煤工藝及頂煤運(yùn)動特征試驗(yàn)［J］.采礦與安全工程學(xué)報，2016（02）：50-52.

［4］劉清，孟峰，牛劍峰.放煤工作面支架姿態(tài)記憶控制方法研究［J］.煤礦機(jī)械，2015（05）：33-35.

［5］牛俊峰，王芳.自動化綜采放頂煤工作面設(shè)備選型及參數(shù)優(yōu)化研究［J］.機(jī)械管理開發(fā)，2015（07）：60-62.

［6］王紅星.提高綜采放頂煤工藝煤炭回收率的探索和展望［J］.煤，2015（07）：30-32.

［7］李光輝，申學(xué)棟.提高煤炭資源回收率技術(shù)措施初探［J］.山東煤炭科技，2011（04）：55-57.

［8］張晉.放頂煤初采和末采放煤工藝［J］.煤，2018（05）：30-32.

作者：郝強(qiáng) 單位：大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司馬脊梁礦安監(jiān)站