综采工作面液压单体柱自动补液系统设计分析

　　随着煤矿开采的不断深入，矿井下的采煤工况复杂多变，其支护技术就显得格外重要。由于综采工作面的端头位于工作面上、下出口处，处于工作面支承压力的增压区，是人员走动，材料运输以及设备进出的“交通要道”，加强综采工作面端头的支护十分必要。目前，多采用液压单体柱对综采工作面端头进行支护。液压单体柱是利用液体的压力作为可伸缩的单个支柱的工作阻力，从而实现利用单体柱对工作面的端头支护或其它临时性支护。

　　1 综采工作面液压单体柱应用的优缺点

　　液压单体柱是一种新型环保的支护设备。它适用于煤层倾角35°以下的综采工作面。因此，在综采工作面支架中，液压单体柱得到广泛应用。

　　1.1 液压单体柱的优点

　　液压单体柱体积小，单体柱可完全回缩；可伸长支护，其支护高度有所增加；由液压提供工作阻力，支护强度有保证；另外，液压单体柱的操作简单，使用方便，容易维修，综合使用成本较低，是综采工作面端头支护或其它临时支护的首选。

　　1.2 液压单体柱的缺点

　　随着液压单体柱在综采工作面端头支护上应用的时间处长，再加上液压单体柱应用后有时存在缺载现象，往往表现出初撑力不足的缺点，给工作人员的生命安全带来重大隐患。

　　2 综采工作面液压单体柱自动补液系统的设计分析

　　近几年来，综采工作面自动化技术在我国虽刚起步，但是为了更好的应对综采工作面的复杂工况，就必须认真分析自动化设备的缺点，有针对性的进行改进。由于液压单体柱存在缺载原因，使得液压单体柱的应用存在后顾之忧。为此，研究综采工作面液压单体柱自动补液系统十分必要。

　　2.1 液压单体柱自动补液系统的工作原理

　　液压单体柱自动补液系统主要由液压信息采集功能模块、数字信息处理模块和数字信息执行模块组成。由液压信息采集功能模块对单体柱的压力进行时时信息采集，一旦发现液压力不足时，就会单体柱的初撑力下降，此时，数字信息处理模块就会发出警报，通过数据线将警报发送到数字信息执行模块，执行模块控制自动补液系统的电液阀门开启，实现补液，液压得到补充。当采集的液压达标时，数字信息处理模块就会对执行模块发出停止命令，执行模块控制电液阀关闭，完成一次自动补液过程。

　　2.2 液压单体柱自动补液系统设计

　　根据液压单体柱自动补液的工作原理，设计自动补液系统的主要构件有：1）矿用本安型压力传感器。通过 U 型卡将压力传感器的一端固定在软管上的三向阀上，另一端固定在压力传感器连接器上，通过连接器从支架控制器引入供电电压，同时将压力信息反馈给支架控制器；2）矿用本安型支架控制器。该系统采用的是郑煤机生产的液压支架控制器，此控制器性能可靠，适应性强，其上有多个可扩展端口，可充分对其功能进行扩展。支架控制器共有17个输入输出口，接口形式为赫斯曼型，其中6芯接口1个，4芯接口16个；3）矿用本安型电磁先导阀。电磁先导阀对液体起到门户作用，接收开启或关闭命令，使得自动补液系统完成补液功能；4）矿用本安型电液换向阀组。电磁先导阀与整体式液控主阀配套使用，两者之间为桥式连接，通过高强螺栓连接牢固。从支架控制器输出的电信号通过控制器与先导阀之间的电缆送至先导阀电磁部分，相应的电磁铁吸合促使先导阀芯运动，改变先导阀液路方向，使高压液进入液控主阀的控制口，驱动主阀芯动作，改变主阀液路方向，从而完成各项动作；5）运行程序。系统设计可视化编程窗口，设定信息采集的最低工作液压和最高工作液压。采集到的液压达不到最低值时，就会进行自动补液。此系统还可以设定自动补压压力、再次补压压力、补压目标压力等，还可以从时间角度进行补压的相关操作。