智能化综采工作面液压支架应用效果分析.pdf

JinnengHoldd Technology32第3 期（总1 9 1 期）2023年6 月晋控科学技术智能化综采工作面液压支架应用效果分析张奇（晋能控股集团大同机电装备有限公司，山西大同0 3 7 0 0 0）摘要：为提高煤矿智能化水平，对晋能控股煤业集团塔山矿8 2 2 2 综采工作面进行了智能化升级改造，针对8222智能化综采工作面所使用的液压支架进行了工业性试验。与传统液压支架相比，大幅提升了单工作面生产能力,提高了开采效率，降低了开采成本,取得了减人提效的目的。关键词：智能化；液压支架；电液控制系统；高效中图分类号：TD355.4文献标识码：A文章编号：1 0 0 0-4 8 6 6(2 0 2 3)0 3-0 0 3 2-0 3D0I:10.19413/ki.14-1117.2023.03.0080引言按照集团公司统一安排部署，晋能控股煤业集团塔山矿（简称“塔山矿”）以“智能化改造、智慧化应用”为主题，对8 2 2 2 综采工作面进行了智能化改造，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统。液压支架作为智能化综采工作面重要组成部分，对其进行了3 个月的工业性试验，并对应用效果进行了分析。1智能化综采工作面概况智能化综采工作面采用资源条件适应型综采技术与装备，具备远程集中控制系统，能够实现在工作面巷道、地面调度指挥中心对工作面进行远程协调控制，对各系统的工作状态进行远程监测监控、远程控制、故障警告、故障记录、联动闭锁控制，并具有对工作面生产设备的一键启停功能 2。该智能化综放工作面位于二盘区西南部，东南和西北分别以二盘区辅运巷和探测陷落柱外沿为边界，东北和西南均未开拓，上部无侏罗系采空区，工作面地表标高1 4 8 0 1 5 8 0 m，井下标高9 6 2 1 0 7 0 m，工作面埋深4 1 0 6 2 0 m，平均5 2 5 m，工作面长度为2 3 0.5 m，推进长度为2 5 0 6 m，煤层总厚度为1 4.4 7 2 9.2 1 m，平均全煤厚1 9.9 3 m，预计可采储量1 6 0 7 万t，煤层倾角13，平均2。8 2 2 2 智能化综采工作面布置示意图如图1 所示。2222巷8222工作面二盘区回风段区皮带柜二盘区辅助运输巷8222顶板抽放巷5222巷图18222智能化综采工作面布置示意图2智能化综采工作面设备配套8222智能化综采工作面主要由智能割煤系统、智能支护系统、智能运输系统以及智能综合保障系统四部分组成3。8 2 2 2 智能化综采工作面设备配套示意图如图2 所示。专线倾角传感器VR监测主机一电液控制器行程传感器液压支架无线基站惯导系统无线接收终端顺槽控制电心轴编码器采煤机机载控制器倾角传感器回采巷道刮板输送机集控中心倾角传感器电液控制器集控分站行程传感器液压支架图28222智能化综采工作面设备配套示意图张奇：智能化综二作面液压支架应用效果分析2023年第3 期33智能割煤系统采煤机能够实现远程操控、自主定位、智能调速、自动调高、记忆截割、防碰撞、故障诊断、预警等功能。智能支护系统液压支架采用电液控制系统，通过网络实现与液压支架自身电液控制系统的对接，具备支架伸/缩高度、压力、倾角等支护状态监测功能，跟随采煤机在全工作面范围自动完成支架伸收护帮、移架、推溜、喷雾除尘等动作，具备远程控制、自动调直、自动放煤、自动补液、全姿态监测等功能。智能运输系统刮板输送机采用智能变频调速控制，具备煤量、带速、温度智能监测和机尾链条自动张紧、伸缩等功能，与采煤机实现智能联动。智能综合保障系统是一套完整的工作面自动化解决方案，系统将多种技术（如控制、以太网、人员定位、视频、通信、液压等)应用于综采工作面，实现在工作面顺槽监控中心对综采设备进行集中自动化控制，确保各设备协调、连续、高效、安全运行。3智能化综采工作面液压支架3.1与传统液压支架的区别液压支架是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物。传统液压支架基本结构主要由液压缸（立柱、千斤顶）承载结构件（顶梁、掩护梁和底座等）、推移装置、控制系统和其它辅助装置组成。智能化综采工作面液压支架是在传统液压支架的基础上，通过加装电液控制器、电磁驱动器、电液换向阀组以及各类传感器来实现对各种动作的控制，完成支架单架和成组手动、自动动作。它具有监测支架状态、执行各种指令、编辑运行程序、液晶显示屏显示系统各种状态等功能。8 2 2 2 智能化综采工作面液压支架配置示意图如图3 所示。与传统综放工作面开采方式相比，单工作面生产能力由原来年产1 0 0 0 万t增至1 5 0 0 万t。顶染倾角传感器挖控制器连杆倾角传感器电液换向阀组电磁阀驱动器底座倾角红外线接收器传感器压力传感器位移传感器图38222智能化综采工作面液压支架配置示意图3.2智能化综采工作面液压支架优势（1)该套支架工作阻力大，对顶煤的支撑、破碎能力较强，提高了坚硬煤层顶煤回收率。(2)正常采高时，中部支架掩护梁水平投影小，即掩护梁较短，背角较大，便于坚硬煤层顶煤的垮落，提高了放煤速度。（3)放煤机构高效可靠，后部输送机过煤高度达1200mm左右，增加了大块煤的运输能力，尾梁向上回转角度达2 0，向下回转角度达4 0，增加了对煤的破碎能力和放煤效果。（4)智能化综采工作面液压支架通过加装电液控制系统实现了液压支架、采煤机、刮板运输机的三机联动，极大提高了综采工作面开采效率，降低了开采成本。（5)智能化综采工作面液压支架具备远程控制系统，有效降低了煤矿工人作业强度，改善了作业环境，为综采工作面自动化减人提供了有力支撑。（6)生产期间工作区域由原来8 人联合操作减至2人巡视，采煤司机远程操控实现煤炭开采。4智能化综采工作面液压支架应用效果智能化综采工作面液压支架应用效果主要是从液压支架自动跟机移架和液压支架智能化群组放煤两项指标进行分析，并在塔山矿8 2 2 2 智能化综采工作面进行现场应用。工作面长2 3 0.5 m，液压支架共计安装146架，8 2 2 2 智能化综采工作面液压支架主要技术参数如表1 所示。下转3 9 页）2023年第3 期JinnengHoldinScienceandTechnology34晋控科学技术表18222智能化综采工作面液压支架主要技术参数技术参数中部支架过渡支架端头支架ZF17000/27.5/42D型支撑掩护式放ZFG14000/2942DA(B)ZTZ30000/25/50D中置式支架型号顶煤支架过渡支架放顶煤端头支架配置数量/架13682支架结构高度/mm2.7504 2002.9004.2002.5005.000支架宽度/mm1 6601 8601 6601860920/3320支架中心距/mm17501750初撑力/kN12.77810.09615 467支架工作阻力/kN170001400030000支护强度/MPa1.451.20.52底座前端比压0.64.7底板平均比压1.36移架步距/mm10001000泵站压力/MPa31.431.431.4操纵方式电液控制电液控制电液控制每架重量/约5 0约4 7.5约1 0 0（1）液压支架自动跟机移架8222智能化综采工作面液压支架采用电液控制系统，配备行程传感器、倾角传感器和压力传感器等多种传感器，达到支架运行状况的全方位数据监测，并在数据集成的基础上，进行支架动作的精准控制，其上的红外接收器与采煤机上的红外发送器可以实现液压支架与采煤机的相对定位，从而实现液压支架的自动跟机移架。经应用效果分析可知，液压支架自动跟机移架与人工干预操作控制所得到的工作面生产工艺基本一致，且在液压支架自动跟机移架作业模式下，可以有效缩短人工干预操作控制时间，从而增加工作面生产时间，提高工作效率。(2)液压支架智能化群组放煤液压支架智能化群组放煤与传统放煤工艺不同，主要是通过放煤控制主机来实现数据的实时采集分析和放煤口开启大小的决策。应用智能化群组放煤决策软件，与电液控主机采用OPC协议实时对接，实时读取电液控系统指令信息，然后发出相应场景下的群组放煤工艺参数，供电液控系统的控制器读取、执行 4 。经应用效果分析可知，为期3 个月的工业性试验累计出煤约4 0 4.2 0 万t，平均月产1 3 4.7 万t，平均日产4.54万t，平均工效达4 0 0.3 t/工。8 2 2 2 智能化综采工作面实现了连续三个月月产超过1 2 5 万t，使日产2万t增量至4.5 万t，顶煤放出率约为9 0%，工作面采出率9 1.2%，混研率9.2%，符合年产1 5 0 0 万t智能化综采工作面验收标准的要求。5结论经塔山矿8 2 2 2 智能化综采工作面液压支架应用效果分析表面，该套液压支架可以较好地适应塔山矿地质构造和地质条件，不仅可以提升开采工作效率，还能显著提高采出率、减少资源浪费，在提高经济效益的同时，也加快了实现特厚煤层安全、高产、高效、高回收率、自动化、智能化开采的步伐,具有一定推广借鉴价值。参考文献1王国法,杜毅博.智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向 煤炭科学技术,2 0 1 9(0 1):6-1 5.2王国法.煤矿智能化开采新进展 .煤炭科学技术,2 0 2 1(0 1):1-1 0.3刘佩钊.液压支架的智能化自适应控制研究 .矿业装备,2 0 2 1(0 4)：236-237.4王艾军.煤矿液压支架电液控制系统的应用综述 J.机械管理开发，2021(07):299-300.作者简介张奇（1 9 8 9-)，男，工程师，主要从事机电装备安全管理工作，E-mail:。收稿日期：2 0 2 2-0 9-0 6上接3 4 页）2023年第3 期张逸群，王强，栗鹏飞：切顶卸压衣道中的应用研究39置向深部转移4 5 m，从而会降低煤柱压力。(2)15107回风顺槽进行密集钻孔切顶卸压后，其两帮移近量2 6 3 mm，顶底板移近量2 6 4 mm，巷道变形量大幅降低。由此表明，实施切顶后不但减弱采空区侧向支承压力的影响，还阻断了本工作面超前支承压力的传递路径。因此，在小煤柱巷道内实施密集钻孔切顶卸压技术后效果明显，能够满足矿井安全生产要求。参考文献1 别小飞,王文,唐世界,等.深井高应力切顶卸压沿空掘巷围岩控制技术 .煤炭科学技术,2 0 2 0,4 8(9):1 7 3-1 7 9.2牛福龙.大同矿区回采巷道顶板预裂技术应用效果探究 .同煤科技,2 0 2 1(0 3):1-6+6 9.3张广杰,程志斌,丁坤朋.定向水力压裂切顶卸压技术研究及应用 .山西冶金,2 0 2 0,4 3(0 5):5 1-5 3,6 0.4梁洁,张磊,徐青云,等.大采高采场切顶卸压小煤柱护巷技术研究与应用 J.矿业安全与环保,2 0 2 1,4 8(0 3):7 9-8 4.5张晓东,刘智敏,李建国,等.浅孔、中深孔联合松动爆破过综采面复杂地质构造带技术 J.煤矿现代化,2 0 2 2,3 1(0 4):1-4.作者简介张逸群（1 9 9 0-），男，工程师，主要从事技术管理工作，E-mail：。收稿日期：2 0 2 2-1 0-1 0Application of Roof Cutting and Pressure Relief in Small Coal Pillar RoadwayZhang Yiqun,Wang Qiang,Li Pengfei?(1.Shanxi Coal International Energy Group Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030006;2.Shanxi Lingzhida Coal Industry Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 046066)Abstract:Based on the problem that small pillar roadways are prone to serious deformation due to the doubleinfluence of side abutment pressure and advance abutment pressure,taking the 15107 working face as the background,by analyzing the structural characteristics of the lateral roof of gob side roadways,it is proposed to adopt the method ofdense drilling to relieve pressure.The results show that the peak value of forward pressure after top cutting transfers tothe depth and the influence of forward pressure is weakened;15107 return air roadway two-sided approaching are movedcloser by 263 mm,and the roof and floor are moved closer by 264 mm,realizing the safe mining of the working face.Key words:Small coal pillar;Side abutment pressure;Dense drilling;Top cutting and pressure reliefApplication Effect Analysis of Hydraulic Support in Intelligent Fully Mechanized Mining FaceZhang Qi(Jinneng Holding Group Datong Electromechanical Equipment Co.Ltd.,Datong Shanxi 037000)Abstract:In order to improve the intelligent level of coal mine,the intelligent upgrading and transformation of 8222fully mechanized mining face in Tashan Mine of Jinneng Holding Coal Industry Group was carried out,and the industrialtest was carried out for the hydraulic support used in 8222 intelligent fully mechanized mining face.Compared with thetraditional hydraulic support,it greatly improves the production capacity of single working face,improves the miningefficiency,reduces the mining cost,and achieves the purpose of reducing people and improving efficiency.Key words:Intelligent;Hydraulic support;Electro-hydraulic control system;Efficient