李周强
陕煤集团神南产业发展有限公司 陕西省榆林市神木市 719300
摘要：传统的煤矿生产自动化程度较低，手工生产效率低，安全生产难以保证。随着技术的进步，煤炭开采行业逐渐突破了传统的技术限制。机械化作业已成为煤矿生产的主要方式。各种新型机械设备的应用，提高了煤矿企业的生产水平。液压支架电液控制系统是煤矿企业最先进的井下支护设备，集机械、电子、计算机、网络、液压等技术于一体，实现了液压支架的自动控制，提高了开采效率，有效地提高了煤炭企业的安全生产水平。
关键词：煤矿生产；液压支架；自动化系统；应用
随着市场经济的快速发展，技术成为带动行业转型发展的重要因素。传统的煤矿生产中，自动化程度相对较低，人工生产效率低下且生产的安全性难以得到保障。技术的进步使得煤矿行业逐步突破了传统的技术限制，机械化作业成为煤矿生产的主要方式，各种新型机械设备的应用提升了煤矿企业的生产水平。而自动化技术与机械作业的结合有效实现了采煤自动化，液压支架自动化系统作为整个生产系统的重要组成部分，在很多煤矿企业得到了广泛应用，未来还将具有广阔的发展空间。
一、液压支架自动化系统综述
液压支架自动化系统由主机、支架控制器和CAN总线网络组成。支架控制器上的传感器监测并感应液压支架的工作状态，通过CAN总线网络实现信息与指令的往返传递，主机对信息加以分析处理，实现液压支架的自动化控制。液压支架自动化系统主要由支架控制器、人机操作界面、传感器（压力、位置、行程等传感器）、电液阀组、电源箱、隔离耦合器、网络变换器、监控主机等装置构成。通过这些元器件的综合作用，实现开采速度、设备姿态、技术参数等数据的汇总与处理，完成液压支架的移动、输送机的前后推动等动作的调度，从而实现采煤自动化。
1.1支架控制器
支架控制器是液压支架自动化系统最核心部件，支架控制器相当于一台微型计算机，能够依据事先存储的控制软件对各种指令进行接受、译码、执行、控制等操作任务，实现对液压支架的20个动作的有效控制。
1.2人机操作界面
人机操作界面是显示与接收操作者指令的工作界面，可以将参数设置值、故障信息、状态信号等多种信息显示为汉字、数字等操作者可读的状态，操作者可以对各种参数进行修改，实现良好的人机沟通。
1.3传感器
传感器的作用类似人体的神经系统。各种各样的传感器在液压支架、采煤机等机械设备的不同位置，监测各种动作和各类情况，及时将压力、行程、位置等信息上传至支架控制器，为控制器分析处理相关信息提供最真实的素材，为实现整体系统的自动化控制提供基础数据。
1.4电液阀组
电液阀以组合的形式出现，称作电液阀组，每一套电液阀组都包括液控换向阀和电磁先导阀，根据电感原理与电磁现象，利用电磁吸力推动电磁先导阀，产生不同的控制动作，实现对液压支架的有效控制。为了增加安全防范性，一般都另外设置了手动的方式实现控制动作。
1.5电源箱
自动化系统必须选用防爆型电源箱，输入127V交流电，经过变压装置，降压为12V电压输出给支架控制器。
1.6隔离耦合器
隔离耦合器的作用是实现相邻支架控制器的电气隔离，需要注意的是，隔离耦合器与被隔离的支架控制器不能使用同一电源；在隔离耦合器内部，为了实现数据通信的双向传输，需要设置4个光电耦合器。
1.7网络变换器
网络变换器的功能是通过收集与监控数据，达到控制整个自动化系统的完整检查，比如：监控数据的上传下达；监控支架控制单元以及传感器等设备的动作状态；监控采煤机位置信号；监控参数调整、跟机控制指令等是否到位，
1.8监控主机
监控主机安装在运输巷控制中心，汇集与存储数据，通过向位置检测系统输入参数，实现采煤机位置的位置监测与自动控制。
二、液压支架自动化系统的应用意义
2.1提高开采效率，改善工作条件
在煤矿生产过程中，引入液压支架自动化系统能实现机械生产取代传统的人工劳动，大大降低采煤作业人员的工作强度。自动化系统以计算机技术为核心，能够在采煤作业过程中自动链接其他生产工序与机械设备，达到多个液压支架的协同控制，大大提高开采的效率，为采煤作业人员创造相对安全的工作环境。
2.2强化开采面的支护条件，提高安全系数
液压支架自动化系统能够实现对采煤作业面的实时监测，相关人员根据监测结果详细掌握作业面顶板压力的变化情况。同时，还能自动将监测数据进行分析与处理，当相关数据处于异常变动状态时，系统可直接进行支护作用力的调整，达到自动控制的目的，最大限度预防顶板事故。此外，液压支架自动化系统的自动化程度较高，能够突破时间、地域的限制，达到远程控制的目的，避免粉尘等不利因素对系统可靠性的干扰，提高生产的安全性。
三、液压支架自动化系统的应用
3.1自动化控制
煤矿液压支架自动化系统的优势主要体现在自动化控制方面。在煤矿开采作业中，各种机械设备可能存在诸多的不确定性，人工往往难以对其进行控制，而自动化控制系统则能够实现对各类设备的可靠控制，保障正常的采煤作业。液压支架自动化控制系统内的传感装置、压力控制装置、行程传感装置等都属于自动化、智能化控制模块，在系统运行过程中这些装置虽然有一定的独立性，但也存在着紧密的联系。以压力控制为例，在设备内设置一个压力感应器，并将其与整个控制中枢相联系。由于采煤作业中工况不断变化，压力很难保持稳定的状态，不过正常生产作业下此压力变化将处于安全区域内。随着采煤作业的进行，当压力超出了安全范围以后，压力感应器会提前感应到这种情况，进而将有关的异常情况反馈给控制中枢，智能中枢系统则根据异常情况进行相应的调节与警报，最大限度避免由于压力过高或过低而引发的安全事故。
3.2选择合适的设备和运行参数
由于煤矿生产作业环境的特殊性，应用液压支架自动化系统时应结合作业环境等因素来加以设计。当前，液压支架自动化控制系统的种类较多，不同的类型在环境适应性方面也有所差异，如露天与井下煤矿的压力敏感性不同等。液压支架自动化系统的应用，能够使煤矿企业根据生产作业环境、系统运行需求等来选择设备、合理设计运行参数。比如：煤层开采方向为锐角的，可以选择一般的液压支架；如果开采方向为钝角，则选用大倾角液压支架。采煤作业中，所选用的各类设备相对较多，只有保障设备参数设计的合理性，才能最大限度保证设备的可靠运行。
3.3加强综采设备的控制
在运行中，液压支架自动化控制系统相关参数的设置能够大大提升其工作性能，而自动化系统中各个子系统的参数设定则能提升系统的自动化控制能力。在煤矿采煤作业中，开采与运输往往是同步进行的，而割煤与运输的一体化主要是由综采设备来完成的，液压支架作为重要的综采设备，自动化系统能够提升综采设备的自动化、智能化控制水平，保持相关设备的稳定、可靠运行，进而保障采煤的效率与质量。
结语：
随着煤矿液压支架自动化、高效化水平的提高，综采工作效率大大提高，不仅缩短了固有的工作时间，而且减少了大量的人员投资，使闲置的陈旧设备得以重复利用。
参考文献：
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