大采高智能化工作面液压支架自动跟机控制技术研究

大采高工作面支护作为安全高效开采的核心,伴随智能化工作面不断的实践探索,液压支架的时-空运动、支护效果更是首要条件,因此对液压支架在智能化工作面的应用进行了研究,以陕西黄陵二号煤矿有限公司416大采高智能化工作面为背景。通过地质条件分析、支架与围岩关系、理论分析、生产工艺等,最终确定选用国产ZY10800/28/63D型掩护式液压支架。基于对智能化元件的逻辑,支架时-空运动指标分析、调试,优化支架SAC系统的时间属性。完成了SAC系统与采煤机、刮板输送机的自动根机拉架和自动成组推移刮板输送机作业等主要动作,形成液压支架群组的自组织协同控制方法。液压支架的协调控制实现了工作面的智能开采。建立了符合矿井工作面的液压支架智能化标准,有效地保证了大采高智能化工作面"和谐-安全-高效"生产。

液压支架自动跟机控制技术在综采工作面的应用

屯兰矿为建设北三盘区22301大采高智能化工作面,引进了液压支架自动跟机控制技术协同采煤机、刮板输送机,实现了跟机拉架和自动成组推移刮板输送机作业,通过集控中心对液压支架远程操作,满足了大采高综采工作面复杂环境下液压支架的自动跟机控制。

液压支架自动化跟机控制系统仿真与应用

根据采煤机与液压支架速度匹配特性,利用采煤机推进速度与液压支架单架作业时间匹配关系曲线进行液压支架动作互补优化跟机工艺,通过对液压支架群建立AMESim仿真模拟模型,并利用时滞效果对结果进行优化得出优化后的压力曲线,从而得出自动化跟机效果。井下试验中自动化跟机效果运行流畅,煤壁片帮问题得到有效改善,液压系统也较为稳定。

矿井液压支架自动化跟机控制系统设计

针对矿井综采工作面工作环境恶劣、设备自动化水平低下、人工劳动强度大等问题,基于STM32F103单片机设计了一套液压支架自动化跟机控制系统。首先设计了系统总体框图,硬件上对主控制器、支架分控制器、传感器检测系统、信号转换电路进行了设计与选型;软件上根据液压支架自动化跟机的控制逻辑,设计了相应的自动化跟机程序,并给出具体的流程框图。现场运行结果表明:该自动化跟机系统可实时根据采煤机的工作位置实现液压支架的联动跟机工作、协同控制,实现了工作面的“无人化”管理,提高了运营效率。

大采高智能化工作面液压支架自动跟机研究与应用

大采高智能化工作面由于割煤高度大,煤壁易片帮,顶板易冒落,工作面围岩稳定性控制难度较大,以焦煤公司赵固二矿14030大采高智能化工作面为背景,对ZE07型液压支架电液控制系统组成和功能进行了阐述,对液压支架自动跟机拉架程序进行优化,有效地保证了大采高智能化工作面安全高效生产。

综采工作面液压支架立柱快速供回液方案研究

液压支架自动跟机控制应具备高支护、快速移架、大推移距离等性能,其中在保障采场安全的前提下,缩短工作面空顶时间是一个极为关键的问题。但目前液压支架自动跟机控制存在动作时间长、较手动操作效率低、控制参数凭经验设定等问题,导致综采工作面推移速度慢、液压系统压力与流量匹配不佳等问题。为减少液压支架动作时间,提高综采工作面推移速度,建立了液压支架阀控缸单元液压缸伸出动作瞬态过程的流量-压力数学模型,分析认为液压缸伸缩瞬间压力主要与供回液压力有关,且与时间呈二次方关系。基于上述结论,提出了立柱供液阀直供、二级控制+立柱快速供液阀、电液控换向阀直供3种立柱快速供回液方案,详细介绍了3种方案的工作原理。在AMESim软件中建立了基于3种方案的液压支架仿真模型,通过分析不同方案下液压支架在执行降柱-移架-升柱循环动作时液压缸无杆腔、有杆腔瞬态压力及动作时间,对比了3种方案的稳定性和快速性,结果表明:3种方案下液压支架执行降柱-移架-升柱循环动作时液压缸无杆腔、有杆腔压力曲线变化趋势基本一致,认为3种方案的稳定性基本相同;电液控换向阀直供方案下液压支架执行降柱-移架-升柱循环动作的总时间最短,为9.35 s,较传统方案缩短22.1%,因此得出电液控换向阀直供方案为最佳方案。

综采工作面供液系统负载流阻理论分析及试验

通过理论分析推导了环形供液模式下综采工作面供液系统负载流阻损失计算公式,并以黄陵煤矿1号工作面供液系统为例,得出了工作面不同液压支架处负载流阻损失分布;在工作面每隔20架支架安装1个压力传感器来测试供液系统管路压力,得到的压差与理论计算结果接近,验证了负载流阻损失计算公式的正确性;分别在采煤机速度为8,12m/min,单泵供液及双泵供液模式下,通过试验得出了供液系统泵站出口压力分布,并统计了系统卸载时间比与加载时间比,为后续跟机自动化过程中供液系统智能控制和优化提供了参考。

五阳煤矿井下薄煤层高效综采工艺优化

针对目前薄煤层开采时效率低、经济性差的问题,提出了薄煤层掘进、切顶成巷及综采面布局的优化方案。同时在对现有综采设备综采特性进行研究的基础上,提出利用新型等高式采煤机和液压支架跟机自动控制技术进行薄煤层综采的方案。实际应用表明,优化后的综采工艺能够降低73.3%的井下作业人数,将井下综采作业效率提升17.4%,极大地提升了煤矿井下综采作业的效率和可靠性。