综采工作面液压支架活柱下沉量监测装置应用_樊禹.pdf

综采工作面液压支架活柱下沉量监测装置应用樊禹（晋能控股煤业集团永定庄煤业公司，山西大同037001）摘要：综采工作面在回采期间受顶板压力、支架质量等影响，液压支架活柱经常出现卸压现象，降低了支架支护质量，综采工作面传统采用人工方式巡检活柱下沉情况及下沉量，但是人工巡检时劳动作业强度大、精度低且盲目性大，无法及时准确判断活柱下沉情况。基于此，重点对某矿 8102 工作面液压支架活柱安装一套活柱下沉量监测装置，通过实际应用效果来看，取得了显著应用成效。关键词：综采工作面；液压支架；活柱下沉量；监测装置中图分类号：TD32文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0303-020引言综采工作面活柱下沉量是采场顶底板移近量的主要部分，是反映综采工作面支护质量及采场矿压显现的重要指标。目前活柱下沉量测量主要有两种常用的方式，一种是人工采用钢卷尺进行测量，另一种是采用机械式压力下缩联合自记仪测量。但这两种方法均需耗费大量的人力、测量不方便、精度不高、数据分析繁琐，并且很难对工作面所有液压支架进行观测。以某矿 8102 工作面内 ZF/13000/25/38 型液压支架为研究对象，对支架活柱安装了一套活柱下沉量监测装置。18102 工作面概况某矿 8102 工作面位于井田北盘区，东部为 8103工作面（已密闭），南部为 35 号层北部盘区巷，西部为实体，北部为矿界。8102 工作面全长 1 063.2 m，走向长度为 220 m，工作面回采煤层为 35 号煤层，煤层顶底板岩性如表1 所示。8102 工作面采用综合机械化回采工艺，采用MG-650/1630-WD 型双滚筒采煤机，该采煤机与工作面生产任务相适应，截割能力满足煤的硬度，工作面采用 SGZ1000/2855 前后刮板运输机各一部，刮板运输机远远能够满足煤的倾角，且能满足机采和顶煤的运输，同时采用 ZF13000/25/38 型低位放顶煤中间支架支护顶板，共计 119 架支架1-2；8102 工作面于2021 年 8 月 2 日开始回采，截至目前工作面已回采50 m，工作面初采期间工作面受初次来压影响，顶板受压大，工作面液压支柱局部出现卸压现象，回采前期主要采用人工巡检的方式检查支架活柱下沉量从而判断支架卸压情况，但是由于工作面支架数量多，采用人工巡检时不仅劳动作业强度，而且检查精度低，不利于工作面安全高效回采。2活柱下沉量监测装置结构组成及工作原理为了准确监测液压支架活柱下沉量，降低人工巡检强度，决定对 8102 工作面液压支架安装一套活柱下沉量监测装置，如下页图 1 所示。2.1装置结构组成1）综采工作面活柱下沉量监测装置，主要由传感器单元、随动轮固定机构和和控制器三大部分组成；传感器单元主要由角度传感器、数据线、随动轮等部分组成；其中随动轮直径大于传感器直径。2）数据线包括用于将指令信号从处理器传送到角度传感器上的通信线和用于将检测信号以模拟信号的形式从角度传感器传送到处理器上的信号线。3）控制器主要由安装在防暴外壳内的处理器和电源等部分组成，其中防爆外壳上安装开关以及不止一个数据线通孔。4）随动轮固定机构主要包括卡箍、摆臂、固定轴以及预紧弹簧等部分，其中卡箍环固于液压缸体上，摆臂上部面向活柱倾斜，下部垂直固定有一轴套，摆臂经轴套套装在固定轴上，固定轴的两端穿过卡箍两端头经预紧弹簧和螺母进行固定。5）预紧弹簧一端插入卡箍开设的小孔内，另一端卡于摆臂外侧向液压支架立柱活柱方向提供一定预紧力，摆臂上安装一个固定传感器的固定板以及端固定随动轮和角度传感器的固定板。6）角度传感器通过螺丝紧固于固定板的一端，随动轮安装在固定板另一端上，并与角度传感器相固收稿日期：2022-04-19作者简介：樊禹（1996），男，本科，毕业于山西大同大学采矿工程专业，助理工程师，现就职于晋能控股煤业集团永定庄煤业公司综采一队，从事煤矿安全生产管理工作。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.124顶底板名称岩石名称厚度/m岩性特征老顶粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩、煌斑岩15.31灰白色，以石英、长石为主，分选差，含少量暗色矿物直接顶煌斑岩、粗粒砂岩、高岭岩2.84深灰色，胶结致密，性脆直接底高岭质泥岩、粉砂岩、高岭岩2.51灰色，胶结坚实表 18102 工作面 35 号煤层顶底板岩性技术应用机械管理开发第 38 卷定，随动轮与活柱相接触随活柱升降而滚动，通过角度传感器接收随动轮的信号传递给处理器，处理器对接收的角度检测信号进行实时存储及处理。7）供电电源主要为为系统提供直流工作电压，处理器、供电电源 12 置于防爆外壳内部，同时防爆外壳安装的开关和导线孔主要用以开启和关闭装置，数据线和通过导线孔与角度传感器连接。2.2装置工作原理1）使用时先将角度传感器通过螺栓紧固于摆臂上部支架上，随动轮紧固于支架另一侧的角度传感器轴部，活柱的升降带动随动轮转动，随动轮带动角度传感器工作并传送角度检测信号。2）处理器传送转换指令信号到传感器单元或从传感器单元接收检测信号，并对接收的检测信号进行实时存储。3）通信线信号通过通信线从处理器传送到传感器单元，同时信号线检测信号以模拟信号的形式从传感器单元通过该信号线传送到处理器。4）开启防爆外壳上的开关供电电源为传感器单元供电，处理器传送指令信号到传感器单元；综采工作面活柱下缩时带随动轮转动，随动轮带动角度传感器工作并传送角度检测信号至处理器，处理器从传感器单元接收角度检测信号，并对接收的角度检测信号进行实时存储及处理，通过数据分析采煤工作面生产过程中顶板压力分布情况。3装置优缺点及实际应用效果分析3.1装置优缺点1）装置结构简单：装置结构相对简单，整套装置成本费用为 0.32 万元，成本费用低，且装置便于操作安装，故障率低，适用于不同型号液压支架中，实用性强。2）自动化水平高：该装置利用随动轮转动情况，及时分析支架活柱下沉量，并利用控制器对数据收集、分析、处理，然后判断顶板压力情况，整个过程无需人工干扰，自动化水平高，与传统人工巡检相比大大降低了劳动作业强度。3）监测精度高：该装置对液压支架活柱下沉情况监测动作灵敏度高，对活柱下沉量检测精度达 13mm 范围内，大大提高了活柱下沉监测精度。4）但是该装置在实际应用中还存在一些不足，主要表现在以下几方面：由于一套装置只能监测一架支架活柱下沉量，而综采工作面支架数量多，若对每一架支架安装一套，装置安装数量多、成本费用高；工作面在回采过程中会产生高浓度粉尘，对装置影响较大，定期需对装置内部粉尘进行清理5。3.2实际应用效果分析2021 年 8 月 25 日对 8102 工作面液压支架共计安装了 15 套支架活柱下沉量监测装置，截至 12 月份通过 4 个月实际应用效果来看，15 套支架活柱下沉量监测装置共计检测到 8 架支架活柱下沉现象，监测最大下沉量为 155 mm，最小下沉量为 21 mm，监测到支架活柱下沉后及时反馈至作业人员，并对支架阻力进行调整，保证支架持续具有良好的支护效果，支架安装该装置后，未发生一起因支架出现卸压现象，导致顶板支护不到位出现破碎现象。参考文献1王彬发.井下液压支架压力在线监测系统的优化设计J.机械管理开发，2021（12）：223-224；227.2安浩炜.亿欣煤业 XV23051 工作面液压支架适应性分析J.煤矿现代化，2021（6）：168-171.（编辑：王慧芳）图 1液压支架活柱下沉量监测装置结构示意图活柱角度传感器通信线固定板信号线防爆外壳开关随动轮摆臂支架卡箍螺母小孔预紧弹簧液压缸体Application of a Live Column Sinkage Monitoring Device for Hydraulic Supports atHengmeng Working FaceFan Yu（Jinneng Holding Coal Group Yongdingzhuang Coal Company,Datong Shanxi 037001）Abstract:During the recovery period,the hydraulic bracket live column often unloads due to the pressure of the roof and the quality of thebracket,which reduces the quality of the bracket support.This paper focuses on the installation of a set of live column sinkage monitoringdevice on the live column of hydraulic support at 8102 working face of a mine,which has achieved remarkable results through practicalapplication.Key words:heavy mining face;hydraulic support;live column sinking monitoring;equipment304