水力采煤与管道运输第4期(1).pdf

水 力 采 煤 与 管 道 运 输 第 4期 刨 煤机工作 面几种特殊 条件 的参 数配 置 孙军宋伟林关 英卓 铁 煤 巢 团 公 司 小 青 煤 矿 ， 辽 宁铁 法1 1 2 7 0 0 [ 摘要] 简要 分析 了刨煤机 工作 面初 采 、 正 常回 采、 收 尾时期 的采场特 点 ， 针 对实 际 栗场 环 境 ， 深 入 讨 论 各 设 备 参 数 之 间 的 关 系 ， 介 绍 全 自动化 刨煤 机 在 以上 几种 特 殊 生 产 条件 的 参数 配 置 方 法 ； 通 过 对 人 工 操 作 基 本 技 能 的分 析 ， 说 明 自动控 制仿 人 工 操 作 的 可行 性 ， 有 助 于 刨煤 机 在 薄煤 层 开 采 领 域 中 的应 用 和 发展 ， 寿特 殊 生 产 条件 下 自动 控 制 设 备 的 使 用提 供 了一 定的 借 鉴 。 一 [ 关键词] 刨煤 机 薄煤层 参数 配置 [ 中国、分类号] T D 4 2 1 ． 6 2 [ 文献标识码] B 1 前言 薄 煤 层 开 采 对 于 我 国煤 炭 行业 的 可 持 续 发 展 具 有 极 其 深 远 的意 义 。2 0 0 0年 铁 煤 集 团 公 司 与 德 国 DB T 公 司 合 作 引进 了 我 国 第 一 套 采 用 德 国 DB T 公 司 核 心 技 术 设 备 装 备 的 全 自动 化 刨 煤 机 系 统 ， 经 过 在 小 青 煤 矿 三 个 工 作 面 的 试 生 产 ， 取 得 了 圆 满 成 功 ， 从 而 使 我 国 成 为 继 德 国和 美 国之 后 的第 三个 拥 有 这 一 先进 设备的国家 。 该 套 全 自动 化 刨 煤 机 系 统 引 进 了 德 国 DB T 公司刨体 、 运 输机及 计算机远 程控 制等 先 进技术 。其他配套设备 由国内各 生产厂家 协 助制造 ， 工 作面装 备具 有设 备体积小 ， 通风 阻 力小等优 点 ， 工 作面实现无 人作业 ， 有 利于 工 作 面 的 安 全 生 产 。全 自动 化 刨 煤 机 的 控 制 系统采用 了 P R OMOS监 控系统 和支 架控 制 单元 P M4 ， 通过 电子计 算机 主控 台 MC U 对 工 作 面 支架 控 制单 元 P M4 进 行 程 序 设 定 ， 实现工 作面 自动化生产 。 全 自动化刨煤 机 系统的操 作人 员只需在运 输顺槽的控制室 内 对 主 控 台、 支 架 控 制 单 元 P M4 服 务 器 、 P ROMOS控制器及控制盘进行监控操 作 。 因 此 ， 设 备参 数 的合 理 、 有效 配 置 显 得 尤 为重 6 自 动 控 制 t [ 文章 编号3 1 0 0 6 0 8 9 8 2 0 0 3 0 4 0 0 0 6 0 3 要 ， 以下针对 各生 产时期 几种特 殊条 件 的参 数 配 置 作 以 简 要 阐述 。 2 工 作面在初采时期 的参数配 置 2 ． 1初 采 时 期 工 作 面 正 常推 进 的 参 数 配 置 为 了 保 证 足 够 的 安 装 空 间 ， 开 切 眼 的 高 度 大 于 煤 层 厚 度 小 青 煤 矿 为薄 煤 层 ， 平 均 厚 度 1 ． 4 m， 开 切 眼 高 度 一 般 为 2 ． 3 m ， 刨 煤 机 工 作 面 支 架 的 支 高 范 围 为 0 ． 9 ～ 2 ． 0 m 视 采 场 条 件 而 定 。 因此 ， 支 架 在 此 阶段 不能 达 到 额 定 初 撑 力 。在 支 架 控 制 单 元 P M4 系 统 中 规 定 ， 初 撑 力 达 不到 系 统 额 定 压 力 时 支 架 不 进 行 推 溜 动 作 一 般 系统 额 定 压 力设 定 为 3 1 ． 5 M P a ， 和 泵 站 压 力 相 同 。这 样 ， 工 作 面 支 架 压 力 值 远 远 小 于 系 统 设 定 的 压 力 值 ， 不 能 满 足 系 统 设 定 的 支 架 动 作 条 件 ， 导 致 支 架 各种 动作停止反应 。 这 种情况下 ， 通 常采用人 工 刹顶 的方法 ， 使支架接 顶压 力达到 额 定初 撑 力 ， 但人工和材 料的耗 费是巨大的 。 考虑到 工 作 面 初 采 阶段 顶 板 压 力 小 ， 可 以用 降 低 额 定初撑 力的方法来达到工作面正 常推进 的 目 的 ， 将计算 机主控 台 MCU 中菜单定程刨 煤 P L OWI NG 项 中 模 式 MODE 设 为 定 程 刨 煤 I P L 方 式 ， 允 许 推 溜 的 最 小 压 力 值 维普资讯 2 0 0 3年 1 2月 刨 煤 机 工 作 面 几 种 特 殊 务件 的 参 数 配 置 第 4期 P L OW S E T 设为 0 ， 并将全 程参数 GL OB - AL P AR AME TE R 项 中 自动 触 顶 P S A 设 为 关 闭 OF F ， 这 样 就 实 现 了 在 较 低 压 力 下 运输机 的 自动推移 。显而易见 与人工刹顶 方 法相 比节约了大量人力物力 。 当支架进入 煤层 3 m 以上 时 ， 大 部分 支 架 已具 备动作 条件 。为使支架 动作正常应 采 用 以 下 参 数 配 置 ，定 程 刨 煤 I NC RE M P L OW E NG 项 中 ， 模 式 设 置 为 自动拉 架 的 定 距刨煤方式参数 为 推 溜 的最 小 压 力 为 1 MP a ； 自动拉架 的最低压力为 0 MP a ； 下一架执行前接 顶压力必须达到 的压 力 值 设 置 为 0 MP a ； 接 顶 压 力 为 3 0 MP a 。 这样就 实现 了在较小压力下支架 的正 常 动作 。 由于 回采初期工作 面压 力显现不明显 ， 采 用 这 种 配 置 对 顶 板 管 理 是 没 有 危 害 的 ， 但 是此设定方案 只可 在回采 初期使用 。由于压 力不 足 ， 支 架 推 移 时 产 生 的 回退 会 造 成 实 际 运 输 机 形 状 与 主 控 台 MC U 彩 色 屏 幕 上 显 示 的 运 输 机 线 不 符 ， 当 支 架 全 部 进 入 煤 层 以 后 ， 就 应当立即恢复正常参数配置 。 2 ． 2 设 定机头和机尾的停止位置 参数 工 作 面 安 装 完 毕 后 ， 要 根 据 工 作 面 刨 头 的 实 际位 置对 控 制 室 内 P R OMOS主控 盘 、 主控 台 MC U 的刨头位置参 数进行设定 ， 以 确 保 主 控 盘 及 主 控 台 MC U 上 显 示 的 刨 头 位 置 与 实 际 刨 头 位 置 一 致 。 P ROMOS监 控 系 统 担 负 着 刨 煤 机 与 “ 三 机 ” 的 控 制 ， 以 及 电 机 水冷 、 工作 面喷雾 、 扩 音 电话 、 急停 闭锁控 制 等 功能 。 P ROMOS监控 系统根据工作 面刨 头 当前位置 ， 通过 I ／ O接 口控制 刨头前后 1 0 m 范 围 内的 自动洒 水 喷雾 ， 并在 两端头 处设置 同 步 开 关进 行 刨 头 位 置 校 验 ， 实 现 刨 煤 机 的 高低速切换 。 系统运行 时 ， 刨煤机 电机减速机 内的刨头运 行速 度传 感器 不断地 采集信 号 ， 由 P ROMOS控制器 处理 后得 到刨头 当前位 置 、 方向与速度 ， 并把刨 头当前所在位置传输 给支 架控制单元 P M4 系统 。支架控制单元 P M4 系 统根据 刨头 当前 位置 ， 并结 合 自身 传 感 元件 压 力传 感器 ， 测 控杆 使支 架实现 推溜 、 降柱 、 拉架 、 升柱等 功能 。 刨煤机工作面 全 长 的 自动控 制 由设在 运 输 顺槽 的 主 控 台 MC U 根据得 到的刨头 位置参数 ， 按 已设 定 的程序对全工作 面支架进行控制 。 因此 ， 刨头 位置 参数 的准确对 于系统的正常运行至关重 要 ， 刨 头 在 机 头 、 机 尾 的 停 止 位 置 是 在 P Ro - MOS主 控 制 器 上 设 定 刨 头 停 止 位 置 的 架 号 ， 并通 过调整刨煤 机 电机断 电后 的延 时来进 行 调 整的 。由于煤 层硬度 、 刨深等会有所改变 ， 因此 ， 刨头 受到的阻 力也 随之变化 ， 断 电后 的 延时参数也应经 常调整 。调整断 电延时参数 遵循逐 步增大 的原 则 ， 防止 因调得过 大 ， 在机 头 、 机尾产 生较大撞击 ， 造成刨链拉断等不必 要 的 损 失 。靠 近 端 头 2 m 处 设 有 限 位 开 关 ， WT 轴 为 刨 头 停 止位 置 的 最 后 一 道 保 护 。 2 ． 3改进 刨煤方式提高生 产效 率 为 保 持 煤 壁 直 ， 传 统 的 采 煤 工 艺 采 用 双 切进 刀 。 经过对 刨煤机采场 和设备条件分析 ， 刨煤机 系统完全可 以抛弃传统的双切进刀采 用 “ Z ” 字 型 刨 煤 方 式 。 刨 煤机刨深 为 7 0 mm／ 1 2 0 mm 下行／ 上 行 ， 下 行 刨 深 小 ， 主 要 受 运 输 机 运 输 能 力 的 影 响 刨深 过 大 ， 两 机运行 方 向相 同， 容 易产 生堆煤现 象 。工作 面通常为 2 0 0 m 长 ， 根 据 实 际 生 产 经 验 ， 刨 深 设 定 3 0 “ - 9 0 mm 时 ， 运 输机达到最 佳运输状态 ， 上货最均匀 。 可 见实 际 应 用 的刨 深 往 往 比额 定 刨 深 小 。且前 后 端 头煤壁 受 三角 点顶板 压 力的影 响变疏 ， 刨 深 完全 可 以 达 到 1 2 0 mm 甚 至 更 高 ， 由 此 可 见 ， 端 头 刨 深 可 以 设置 为 上 、 下 行 刨 深 的 和 。 基 于 以上 条件 ， 刨煤 机可 以使 用“ Z ” 字型 刨 煤 方式 。 在具体实践 中 ， 假定机头 、 机尾 5组支架 范 围 内刨深 为 Z， 中间地段 刨深上行设 为 Y， 下 行 刨 深 设 为 X， 那 么 在 主 控 程 序 中 的 控 制 菜单 的定程 刨煤项 中设定端 头区段特殊刨 深 7 维普资讯 2 0 0 3年 1 2月 水 力 来煤 与 管 道 运 输 摹 4期 为 ZXY， 从而解决 了端头刨煤 问题 。 这种 刨煤 方式很大程度上缩短 了回采循 环时 间。一 般双切做头的进刀方式刨头 每循 环 需 要 8 mi n， 而 “Z” 字 型 刨 煤 方 式 只 需 6 mi n左右 ， 提 高生产效 率 四分 之一 。此外 ， 电机 正 反转次 数减 少一半 ， 大大提 高 了 电机 使用寿命 ， 经济效 益也是相当可观的 。 3 工作面国采时 期的参数配 置 3 ． 1 调整参 数实现对顶板的有效控制 工 作面顶板 条件不好 、 掉顶的危害极 大 ， 不但 影 响 生产 ， 而且处 理过程 中对人 员 的安 全也带 来极大威胁 。 因此 ， 有效控制 顶板对于 薄煤 层开采极 其重要 。 在顶 板条 件不好 时 ， 综采工 作 面一 般 采 用擦顶 拉架 和超 前拉 架的方法 。 同样 ， 自动 化 刨 煤机 也 可 以通 过调整 参数 ， 模拟 人工 擦 顶 拉架和提前 拉架 ， 对顶板进行有效控 制 。 擦顶拉架 的方法是在计算机主控 台菜单 自动拉 架参 数项中做以下参数设置 ； 首次 降架时间 2 s ； 拉架 时间 1 0 s ； 二 次降架时 间 l s ； 保证 支架接顶压力 3 O MP a 。 提前 拉架的设定方法是将顶板条件 不好 的 区段 自动拉架 的步距设定 为理想值 。即设 置 计 算机 主控 台 MCU 菜单 自动 拉架 参 数 项 中 自动 拉 架 步距 3 0 0 mm， 从 而减 少 了 架 前的空 顶距离 。 如果 区段 内发生掉顶 ， 且高 度 超过 支 架的 最高位 置时 ， 就要取 消该 区段 的 自动触 顶功 能 ， 防止支架 因 自动触顶 造成 立 柱 损 坏 ， 并 将 该 区 段 改 为 人 工 手 动 拉 架 I P L 方式 。只有 当该 区段 推进到顶 板 完整 之后 ， 才能恢复该 区段的 自动拉架设置 。 3 ． 2工作 面运输 机定型和调角 工 作 面运输 机设计 成弧 型 ， 有利 于工 作 面 压力分布 ， 可以有效的 防止支架互相 咬架 ， 8 并 且有利于调斜 千斤顶 的调斜控制 。操作人 员通过 对刨煤 线 规则形状 的设 定 ， 可 以使运 输 机 达到预 期 的形状 ， 刨煤 线可 以看作 是支 架 自动推 移运 输 机 的 目标线 ， 如果 把 刨煤线 设 定 成规 则平滑 的弧 型 ， 待 运输机 线推 移 到 预定位 置就 不再 向前 推移 ， 从而使 运 输机 实 现了 同刨煤 线 同样 的弧型 ， 达到 了控制 运 输 机 形 状 的 目的 。 同 样 道 理 ， 有 时 由于 工 作 面 上 下顺槽 存在高 差 ， 为防止运输机 上下 串， 需要 对工 作面进 行调 角 ， 只需 将刨煤 线设 定成 一 定的 角度 ， 待运输机线 与刨煤线 重合后 ， 就 很 容易实现 了对 工作面的调角 。 4 工 作面收尾时期 的参 数配 置 工 作面 收尾 时期 ， 面 临 劈帮 、 回撤 ， 为 了 保证 回撤时期工作面有尽量 大的人员活动空 间 ， 应 当将工 作面 调斜 千斤顶调为拉底状 态 ， 并 将 自动拉 架参数 AS Q P AR AME TE R 项 中设为 自动拉架保 留 2 0 0 mm 距离 。 这样 ， 当 工 作面 推进到 停采 线时 ， 工 作面空 间就会 有 很 大改善 ， 为顺利 回撒创造 了条件 。 5结柬语 通 过 三 个 工 作 面 的 生 产 实 践 ， 根 据 实 际 情 况 灵 活运 用 以 上特 殊 条件 下参 数 配置 方 法 ， 对提高 刨煤机生产效率 ， 减轻人员的 劳动 强度 ， 确保 安全生产起到 了很好 的效果 。 全 自 动化 刨煤机 是一 个全 新的事物 ， 对 于这 套设 备的 使用需 要在 实践 中不断 的探 索 ， 相信 随 着这 一先进 设 备在我 国的推 广应 用 ， 操 作技 术一 定会越 来越 成熟 ， 刨煤 机也 将为 我 国煤 炭事业 的发展起 到更大的作用 。 [ 作者简介] 孙 军 1 9 6 5 - ． 男 泻蕨 。 毕业 于托焉 煤 炭工 业学 校 。 现 任饺 法煤 业集 田有 限t任 公 司小青煤 矿工程 井 ． [ 垃稿 日 ] 2 o o 3 - l o ． O 8 维普资讯