谈煤矿开采液压支架电液控制系统

李栋梁

摘要：工业革命之后，煤矿成为人们生活中不可或缺的物质需要。煤矿产业成为促进社会发展的巨大动力，煤矿开采的重要性被凸显出来。本文通过分析煤矿开采液压支架电液控制系统进行发展与现状，介绍煤矿开采液压支架电液控制系统的系统构成、工作原理和应用效果，拟对我国未来煤矿业的发展提供参考依据。

关键词：煤矿开采；液压支架；电液控制系统

一、引言

现代社会中，煤矿产业与人们的生产生活息息相关，煤矿开采在一定程度上也关乎到社会发展的速度。液压支架是一种利用液体压力产生支撑力并实现自动移设来进行顶板支护和管理的一种液压动力装置，是综合机械化采煤不可缺少的配套设备。而电液控制系统是一种对电气和液压进行综合控制的系统，在采煤中液压支架当中发挥着伺服系统的作用。当今社会对于能源的需求越来越高，造成煤炭的开采与生产加工越来越频繁，因此，在采煤工作中应用先进的设备和现代化的控制系统对加快我国煤矿事业的发展有着重要的作用。

二、液压支架电液控制系统构成及工作原理

1、电液控制系统的组成

在煤矿开采的液压支架电液控制系统中，见图1，主要包括以下组成部分：

（一）电液控制器

在电业控制系统组成中，电液控制器是整个控制系统得以工作运行的关键环节，主要部件有数据接收和处理装置以及作为操作工具的键盘。主要功能可以分为两个方面，一方面是执行功能，就是根据操作中心所发布的指令对电磁阀进行开关，同时还可以对支架立柱和千斤顶的行为进行控制和优化。另一方面是及时回收液压支架所发出的数据信息，并对其进行分析和判断，对支架进行自动化控制，还能够及时发现支架中所存在的故障和问题，便于及时找到问题的解决方式。

（二）中心控制台

整个系统是否发挥积极作用，主要通过用户能够认可的工作面自动化水平来判断。系统中应用电液控制器之后，就不再需要地面中央控制室或者井下控制室，可以全面支持自动化过程。针对控制系统中的最低水平，由双向邻架进行单一化的控制，当前以“一控四”系统最为常见，然后逐渐扩展为成组推移、成组控制、自动排序等多元化功能。

（三）辅助设备

在煤矿开采液压支架中应用电液控制系统能够对液压支架的工作状态进行测定，同时，能够把这些测定的数据转换为另一种信号表现方式，而这一过程的实现靠于电液控制系统中重要辅助设备——“压力传感器”任何一个传感器都具有独立的信号输出能力，一旦线路出现故障时，能够对位置进行精确定位并及时采取有效的处理措施。

2、电液控制系统软、硬件设计分析

（一）软件设计

软件设计主要是应用很多指令内容让设备进行不同的工作内容，对于电液控制系统中的软件设计而言，需要精心设计以实现更好的接收和反馈信息。在整个系统中含有三种主要命令信号，即“受命单元编码地质；单元编组方式；被控单元的动作指令”，只有对这些不同的命令信号都能够准确识别，才能够保证系统发挥正常的功效。对于软件中的控制功能来说，是一个比较复杂的设计内容，其主要组成部分有监控模块、命令的接收、处理和发送模块等，任何一个模块都是控制系统得以正常发挥的必要组成部分。

（二）硬件设计

在煤矿开采工作中电液控制系统的外在设备是必不可少的，这种外在设备就是我们所说的硬件，其在设计和连接上都需要根据工作内容而具体确定。但是在当前技术条件下，采用CAN总线结构对不同的设备连接点进行布置，见图2，其从结构形式上来看具有很大的优越性。CAN线路结构布置方式需要在每一个液压支架上都配备一个子控机来实施控制工作，这样就实现了多个子控制系统同时工作的局面。但是，这些子系统在设计上需要注意以下几项内容：其一，子系统的控制功能需要与煤炭的开采相符合。在煤炭开采过程中子系统不但要实现自身结构的控制之外，还要对液压支架进行控制。其二，总系统和子系统相协调。总控制系统功能的发挥需要以各个子系统功能的发挥为基础，只有所有子系统都向所控制的设备发出工作命令，才会实现对煤矿开采设备的自动化操控。

三、液压支架电液控制系统与传统工艺相比的优势

1、技术先进，效率高

电液控制系统与传统控制方式相比具有多种技术上的融合性，不但包括基本的电流控制系统，还增加了很多先进的控制技术，比如电子计算机技术、电子技术、机械技术等，所以，电液控制系统的控制要远远优于传统的控制。同时，这种控制系统的使用还能够提高煤矿开采行业的经济效益，通过对专业调查数据进行分析了解到，如果在液压支架中应用电液控制系统，其工作效率能提高30%左右。

2、技术提高，工艺好

电液控制系统具有一定的自动性和智能性，在实际操作流程上与原来的工艺相比具有一定的先进行，同时，也适应了社会经济发展对“过程”的重视，能够加强对操作流程的监督，从流程上保证各项开采工作的操作质量。

3、反应加快，可靠性强

液压控制系统中存在很多小的控制系统，这些子控制系统的协调控制实现了整个控制系统完全处于控制当中，而总线就能够通过对各个子系统的控制和协调提高反应速度，从而实现全面控制。同时，电液控制系统还具有较强的可靠性，传统的控制系统一旦出现故障问题就会直接中断整个操作系统，会严重影响到煤炭工程的开发，其他相关的生产工艺也会受到不影响。而电液控制系统能够缓解这一问题，具有一定的可靠性。

四、液压支架电液控制系统的应用效果

从长期的煤矿开采流程看，我国在控制系统的选择上还存在诸多问题，其不仅影响了正常的生产秩序，对于煤矿开采的效率也有很大的阻碍。采用了新型的液压支架电液控制系统与传统控制方式相比存在很大的优势。

1、发挥设备的良好效用

与早期煤矿开采技术不同的是，当前的采煤工艺运用了电液控制系统之后，其可以促进生产技术的提高，运用各种先进的工业技术来改变生产方式，从而加快了生产的操作流程。此外，先进的控制系统带来的则是操作工艺流程的改变。早期煤矿开采只注重采煤工作，而这种液压系统实施之后也加强了对操作工艺流程的监督。从煤矿开采企业应用该系统的实际情况来看，液压支架电液控制系统可节约极大的人力、物力，且适用范围广泛，可有效避免设备运行中产生的重大故障问题；利用计算机程序对采煤的工序进行合理安排，确保发挥机械设备的最大效用，提高支架使用性能，并支持若干支架的协调运行。

2、保障工作面的安全生产

在煤矿开采中应用液压支架电液控制系统，可有效保障生产的安全性，并且支持带压擦顶移架以及液压支架中初撑力的有效运行。在电压控制系统中，集合监测、控制等于一体，可有效改善工作面支护或者液压支架初撑力难以实现额定阻力、带压移架等问题，更好地维护工作面，改善运行环境，避免发生顶板事故。另外，操作人员可以远离工作面，采取邻架控制方式，有效避免受到粉尘、冲击地压等灾害影响，确保作业人员安全。再有，电液控制系统的运用，更好地支持井下无人作业面，真正推动煤矿生产的自动化发展。良好的反应功能不仅能维持正常的生产速度，还能加快整个生产线的进度，不仅可以保证各项生产资源的优化配置，还能做好不同方面的操作工作。液压支架电液控制系统中，其具备的子控制系统常常会造成整个系统处于被控制模式中，从而经过总线控制加快了子系统间相互控制的响应速度，这样就可以对各种生产系统全面控制。

3、提高劳动生产效率

在煤矿开采中应用液压支架电液控制系统，可减少人工操作过程中浪费的辅助时间，极大提高反应速度，通过应用计算机系统，合理调整采煤工序，以此调动机械设备的动力最大化。同时还可编组运行支架，完成若干个支架的同时操作；因此，通过应用该系统，极大提高采煤的效率与质量水平，尤其在较薄煤层的工作面中，电液控制系统可以实现自动移架与跟定量推溜过程；在工作面的顺槽推动远程控制，实现井下无人作业，改善井下工人的劳动条件。与传统控制技术相比，采煤液压支架电流控制系统融合了多项先进的技术，其主要包括了计算机技术、机械技术、电子技术等不同的行业，多项技术的共同结合促进了该系统在控制方面效率的提高。通过专业数据分析的调查显示，现在使用液压支架电液控制系统的采煤效率能提高20％~30％左右，是一种十分经济的方式。

五、结束语

液压支架电液控制系统是一种优良的对电气和液压进行综合控制的系统，与传统控制方式相比优势非常明显，不仅保证了工作效率，同时也发挥了设备的良好效用，保障了安全生产，能够极大地带动煤矿开采产业的效益，应该大力推广。

参考文献：

[1]王敬冰，姜文杰，王少华.ZY4000/10/23型电液控制掩护式液压支架在较薄煤层的应用[A].中国煤炭学会开采专业委员会2006年学术年会，2006

[2]崔永亮.插装阀串在液压支架电液控制系统中的应用[J].煤矿机械，2007（8）

[3]曹春玲.液压支架电液控制系统中的电源管理[J].煤矿机械，2005（12）

[4]贾晓娜，赵子江，李卓谡.液压支架电液控制系统用先导控制阀组的试验研究[J].煤矿机械，2008（2）