液压支架介质用水的软化净化技术与应用

液压支架介质用水的软化净化技术与应用

熊应安

关键词：厚煤层；电液控支架；液压介质用水；软化净化技术；高产高效

0引言

河南平顶山天安煤业股份有限公司十一矿虽然进行综合机械化采煤多年，但是都是在薄煤层、中厚煤层条件下开采。采煤工作面空间狭小、大型设备少、安全系数低、工作效率低、工人劳动强度大等特点，严重制约工作面高产高效回采。而在厚煤层（3.5～5米）使用大采高电液控支架还未有开采先例。随着工作面煤壁和液压支架高度的加大，开采强度高，遇到地质构造时支架支护状态恶化，支架易失稳倾倒，严重制约工作面产能的发挥；采高大带来煤壁易片帮，支架工在本架操作液压支架时易因片帮受伤，给正常的回采活动带来极大的安全隐患等一系列技术难题，因此使用好工作面电液控支架中的液压介质所用水的软化净化技术，对提高移架速度、改善顶板状况、提高安全高效生产有重要意义。

1概况

十一矿己16-17-24011工作面，位于二水平己四采区，煤层直接顶主要为砂质泥岩或泥岩与砂质泥岩互层，平均厚度2.43m，局部夹1～2层厚度为0.1～0.2m的煤线；老顶为砂岩或砂质泥岩，厚度为7.00m左右；老底为中粒砂岩及石炭纪灰岩，厚度大于4.40m。该工作面地质条件复杂，顶板易破碎，煤壁易片帮，断层较多，顶板裂隙较发育。顶板类型为Ⅲ类。该工作面水文地质条件中等，在回采过程中主要受顶板砂岩裂隙水充水影响。

2设备选型

2.1综采设备选型

支架：ZY6400-23/45D型掩护式支架121架

工作阻力：6400kN，支护强度0.99～1.02Mpa，底座比压平均2.36～4.49Mpa。

采煤机：MG-500/1130-WD型双滚筒采煤机

运输机：SGZ-900/1050型刮板运输机

转载机：SZZ-900/315型桥式转载机

乳化液泵站：WRB400/51型两泵一箱(两套）

工作面设计采高：3.5m-4.0m。

2.2ZY6400-23/45D电液控掩护式支架电液控系统

（1）液压网络采用WRB-400/31.5型号泵4台。

2台WRB-400/31.5型号泵为工作面支架拉移、运输机推移提供动力，压力控制在31.5MPa。采取“三专”：专用乳化泵、专用乳化泵箱、专用供回液管路。2台WRB-400/31.5型号泵为机、风两巷超前单体柱、采面使用单体柱提供动力，压力控制在31.5MPa。采取“三专”：专用乳化泵、专用乳化泵箱、专用供液管路。

（2）根据生产条件不同电液控支架可以采取以下移架方式：邻架控制、本架控制、成组控制(每组不超过5架，仅用于推溜)、本架手动移架(支架电液控系统有故障时)。

（3）电液控系统工作介质的过滤、软化、乳化液自动配比、净化系统：

机巷供水管路提供的水→进水过滤器（GLZJ2000/2.5/60）→减压阀（Y42X-25C)→全自动软化水（JK200-400×2)→软化水泵箱（RX200/16型乳化液箱）→乳化液泵用自动化配比控制箱（KXJI-2/127B)→乳化液泵箱（RX400/25型乳化液箱)→乳化液泵（WRB-400/31.5）→自动反冲洗高压过滤站（GLZD2000/31.5/25/D/F)→电液控支架→回液过滤站(GLZ2000/2.5/60)—→乳化液泵箱（RX400/25型乳化液箱)组合成“闭式循环”系统。

（4）供单体柱使用的乳化液，为自动反冲洗高压过滤站（GLZD2000/31.5/25/D/F)反冲洗回收的乳化液，回收至RX200/16型乳化液箱，经WRB-400/31.5型号泵向机、风两巷及采面供液。

（5）两套泵均采用一台工作、一台备用的工作模式,均为两泵一箱配置。

3核心软化净化设备的工作原理和使用

（1）由于井下水源一般都为地下水，地下水水质较硬，含有大量的Ca2+、Mg2+，当未经处理的水通过液压支架的单向阀的时候，由于乳化液在整个液压支架循环，运行阻力产生水温升高，很容易结垢，从而堵塞液压支架里单向阀的精密滤网，导致整个工作系统的瘫痪，所以通过工作面精密过滤的水必须要再经过水质软化处理才能使用。

（2）经过软化后的水质通过设备的剩余压力自流至软化水箱内，通过增压泵将处理后的水送至乳化液泵用自动化配比控制箱。

（3）软化水设备由内装离子交换树脂的罐体（双罐）、水力控制阀和盐箱三个主要部分构成。软化器的运行不用电，只靠原水压力即可自动运行。水力控制阀内两个涡轮在水流的推动下，分别带动两组齿轮，根据累计流量驱动不同通道的阀门开闭，自动完成软化器的运行、反洗、吸盐、正洗及盐箱自动补水的循环过程，并在两罐之间自动切换再生顺序，一用一备，确保不间断地供应软水。

（4）高压自动反冲洗过滤站是电液控系统中的核心过滤装置，它主要是对采煤过程中使用的乳化液进行高压过滤，其作为泵站出口的一级过滤，从泵站出口出来的乳化液首先从过滤站的进液口进入，通过过滤站四个滤芯过滤后从出液口流出。控制器通过采集压力传感器数据，完成控制逻辑运算，通过启动电磁先导阀，完成对高压换向阀的控制，实现高压自动反冲洗。

（5）过滤站反冲洗方式：

1根据工况和水质条件设定定期自动反冲洗，一般每天反冲洗一次；2根据进出液压差设定自动反冲洗，一般进出液压差大于1MPa时冲洗；3手动按钮反冲洗。按下先导控制阀手把压板即可以进行手动反冲洗。（6）进、回液过滤站充分考虑工作面系统要求，采用二用二备的设计形式，且通过大口径双联换向球阀实现过滤筒之间的切换，达到二个滤芯工作另外两个滤芯可以进行维护、更换而不影响工作面的使用。过滤站上还配备了大流量溢流阀，在滤网堵塞后，消除工作面背压上升。（7）为满足工作面双进双出的需要，进、回液过滤站设有两个进液口和两个出液口，每个滤筒设置一个排污口，并分别配备两块压力表，分别显示进液压力和出液压力，通过观察压差即可判断过滤站滤芯堵塞程度。（8）当进液压表指针处于1.5MPa以下时说明过滤器处于正常工作状态，滤芯没有堵塞；当进液压表指针处于1.5~2.5MPa范围内说明滤芯已经堵塞，需要更换进行清洗，当发现指针处于2.5MPa以上时说明滤芯堵塞严重，必须立即切换滤芯工作，同时将堵塞的滤芯清洗更换。回液过滤站同时还配备了大通道低压溢流阀，该阀正常状态处于关闭状态，只有处于非正常状态才打开，用来防止回液系统压力升高。4软化净化设备维护重要注意事项（1）专职操作维护人员应对系统进行定期检查维护；（2）在工作面内作业人员，需要进入支架动作所触及的危险区域，应对危险区域内的支架实施闭锁并关闭支架进液截止阀，（3）执行支架过滤器反冲洗前，应检查排污管路连接是否固定可靠，防止液体喷出伤人或胶管伤人。（4）系统的所有操作（急停和闭锁除外）、维护、维修只允许由经过学习熟悉本系统操作使用方法、理解掌握液压支架电液控制系统安全规则的专职操作人员进行操作。（5）系统的所有密码只限指定专职操作人员掌握使用，不准对外泄露。严禁非专职操作人员擅自修改系统的参数。（6）工作面人员在任何地点发现支架动作将导致危险发生，无论此时支架是否已在动作，都应立即就近按下急停按钮，使支架停止执行的动作，并报告专职操作人员。（7）执行手动操作支架立柱卸压或降柱动作时，必须先检查相邻支架的支护状况，在确保其处于支撑状态时方可操作。6结论通过工作面电液控支架中的液压介质所用水的软化净化技术的使用，支架工临架操作工作面电液控支架改善了工作面顶板支护状况，减少了顶板事故的发生，对提高移架速度、改善顶板状况、提高安全高效生产、提高自动化水平有重要意义。对今后提高我矿己组煤层大采高条件下的安全、高效率生产提供宝贵的经验。参考文献：[1]PLC控制系统在矿井水处理工程中的应用分析[J].刘翠,钟加明.中国新技术新产品.2017(14)