“綜采工作面‘三機(jī)’實驗平臺是根據(jù)實際綜采工作面地質(zhì)賦存條件、綜采工藝要求、三機(jī)工作原理以及相互配套關(guān)系建立的縮小型三機(jī)模型與采煤環(huán)境，包括一臺采煤機(jī)、27臺液壓支架、液壓泵站、刮板輸送機(jī)、煤層頂板和底板。”太原理工大學(xué)電氣與動力工程學(xué)院的鄭文強(qiáng)同學(xué)邊說邊帶記者走到了工作室，一個氣勢磅礴的龐然大物映入眼簾。鄭文強(qiáng)在機(jī)器旁介紹道：“‘三機(jī)’就是指液壓支架、刮板運輸機(jī)和采煤機(jī)。”說罷，鄭文強(qiáng)開始向記者演示著采煤機(jī)的運作，隨著機(jī)器的轟鳴聲響起，采煤機(jī)鋸齒高速旋轉(zhuǎn)，傳送帶開始運輸，這樣一系列流程下來，切割好的煤就會被運輸出綜采工作面。
5月29日，記者來到太原理工大學(xué)電氣與動力工程學(xué)院，參加“煤礦電氣設(shè)備與智能控制山西省重點實驗室公眾開放活動周”活動，該實驗室團(tuán)隊通過自主創(chuàng)新，研制出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的液壓支架電液控制系統(tǒng)，打破了該項裝備的國外壟斷局面，實現(xiàn)了無人值守的自動化采煤目標(biāo)。2019年度，該系統(tǒng)獲得高等學(xué)?？茖W(xué)研究優(yōu)秀成果技術(shù)發(fā)明二等獎。2021年，這個項目衍生的“煤礦綜采工作面支護(hù)與運輸設(shè)備自動控制關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)”獲山西省科學(xué)技術(shù)獎“技術(shù)發(fā)明一等獎”。
“液壓支架是綜采工作面中很重要的設(shè)備，負(fù)責(zé)綜采工作面的頂板支護(hù)任務(wù)，為工作面工人和設(shè)備提供作業(yè)空間，給刮板輸送機(jī)提供移動的動力，推動刮板輸送機(jī)沿回采方向推進(jìn)；采煤機(jī)負(fù)責(zé)割煤；刮板運輸機(jī)將割落的煤塊運出綜采工作面，再經(jīng)皮帶運輸機(jī)運送至地面，三機(jī)設(shè)備協(xié)同運作，從而完成采煤作業(yè)。”鄭文強(qiáng)使用支架控制器演示著支架功能解說道。
據(jù)鄭文強(qiáng)介紹，支架動作的動力來源于泵站的高壓乳化液，可通過手動或電動的方式控制液壓閥組的通斷，實現(xiàn)對液壓支架的動作控制。由于手動操作勞動強(qiáng)度大，且效率不高，目前，我國各煤礦的綜采工作面普遍采用電液控制系統(tǒng)對液壓支架進(jìn)行控制，該技術(shù)的應(yīng)用極大地減少了工作面人員數(shù)量，降低了勞動強(qiáng)度，提高了采煤作業(yè)的安全性，實現(xiàn)了高效采煤。電液控制系統(tǒng)一般分為多層結(jié)構(gòu)，主要包括集控計算機(jī)、端頭控制器和支架控制器等，其中，支架控制器是電液控制系統(tǒng)核心設(shè)備，每臺液壓支架裝備一個支架控制器。
多年來，該團(tuán)隊在宋建成教授、田慕琴教授帶領(lǐng)下，重點針對液壓支架電液控制系統(tǒng)研發(fā)，為保證系統(tǒng)更好的服務(wù)于現(xiàn)場和測試系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性，搭建了綜采工作面“三機(jī)”實驗平臺作為電液控制系統(tǒng)的測試實驗平臺。該平臺將實驗室所研發(fā)的液壓支架電液控制系統(tǒng)安裝與測試平臺，根據(jù)采煤工藝模擬實際采煤作業(yè)時，通過電液控制系統(tǒng)控制液壓支架執(zhí)行相應(yīng)的動作，以此驗證系統(tǒng)的各項控制功能。除此之外，該平臺還可以用于研究工作面直線度自動調(diào)整技術(shù)、采煤機(jī)定位技術(shù)、進(jìn)行無人值守工作面重大設(shè)備智能化控制等實驗，有利于推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的研究，促進(jìn)綜采工作面采煤技術(shù)智能化的發(fā)展。
鄭文強(qiáng)告訴記者：“由于綜采工作面環(huán)境比較惡劣、工況較為復(fù)雜，目前多為手動操作支架控制器對液壓支架進(jìn)行控制。我們的系統(tǒng)現(xiàn)已應(yīng)用于現(xiàn)場，根據(jù)現(xiàn)場的使用情況以及實際使用需求，我們也在進(jìn)行不斷的改進(jìn)，繼續(xù)研發(fā)更為先進(jìn)的智能化電液控制系統(tǒng)。隨著數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的不斷發(fā)展，‘智慧礦山’‘無人值守自動化采煤工作面’等先進(jìn)理念的提出，綜采工作面在向自動化、智能化方向逐步發(fā)展，這就意味著液壓支架電液控制系統(tǒng)也要提高自動化、智能化水平，這也是未來我們重點研究的方向。”
來源：科學(xué)導(dǎo)報
