АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕДВИЖКИ РИЗАБОЙНОЙ КРПИ

 

Передвижная призабойная крепь (рис. 40.) служит для временного поддержания призабойного пространства лавы на период выемки полосы полезного ископаемого. В процессе выемки полезного ископаемого комбайн 1 перемещается вдоль лавы по ставу конвейера 2. После выемки и погрузки с этой полосы полезного ископаемого, отбитого исполнительным органом 7 комбайна 1, остается незакрепленное призабойное пространство, кровлю которого необходимо поддержать для предотвращения ее преждевременного обрушения. С этой целью к груди забоя первоначально перемещаются только козырьки 6

 

 

Рис. 40. Расположение секций крепи на разрезе и на плане добычной лавы

секций призабойной крепи, временно поддерживающие кровлю до тех пор, пока сами секции не будут передвинуты на освободившуюся призабойную часть лавы. Это перемещение начинается с некоторым отставанием по мере перемещения комбайна. Когда комбайн переместится на 2-5 секций по сигналу датчика положения комбайна начинает перемещается к груди забоя призабойный конвейер 2. Это перемещение выполняется с помощью гидродомкратов 3, закрепленных к основаниям 5 секций крепи. При этом перемещении секции крепи с помощью гидроцилиндрв 4 находятся в рабочем (распертом) состоянии.

После передвижки конвейера срабатывает датчик положения конвейера и затем производится сброс давления со стоек крепи и домкратом 3 она подтягивается к передвинутому конвейеру в новое положение. Выдвижные козырьки 6 секций становятся при том в исходное положение. Передвижка этих секций может быть последовательной или в шахматном порядке.

 

 

8.1.Требования к системам автоматизации передвижки призабойной крепи

 

Системы автоматической передвижки призабойной крепи должны обеспечивать:

 

1. Автоматическую последовательную или шахматном порядке передвижку секций крепи с отставанием в 2-5 секций.

2. Автоматический останов комбайна при отставании передвижки крепи на заданное расстояние или в случае возникновения опасности наезда исполнительного органа комбайна на верхняк крепи.

3. Автоматическое прекращение передвижки секции в случае приближения верхняка крепи к исполнительному органу комбайна.

4. Аварийную сигнализацию в случае потери распора между двумя рядом стоящими секциями, а также в случае посадки стойки крепи на «жесткую» или «заякоривании» секции при передвижке.

5. Цифровую индикацию номера передвигающейся секции.

6. Опрос состояния всех датчиков секций по выбору оператора.

 

 

8.2. Способы автоматической передвижки призабойной крепи

 

При автоматической передвижке призабойной крепи применяют два способа этой передвижки:

 

1. Способ передвижки секций по принципу «десятков-единиц ».

2. Способ «групповой» передвижки секций.

 

Схемы автоматической передвижки секций призабойной крепи приведены на рис. 41.

 

8.2.1. Способ передвижки секций по принципу «десятков-единиц »

 

 

Основой аппаратуры для автоматической передвижке секций крепи по способу «десятков-единиц» (рис.41а) является блок управления БУ. На выходе этого блока формируется управляющий сигнал, положительная полярность которого подключаются через контакты «десятков» (Д0. Д1 и т.д.) на катушки управляющих реле соответствующего десятка.

 

Рис. 41. Схемы автоматической передвижки секций призабойной крепи а – по

принципу «десятков-единиц », б – по групповому принципу .

 

 

Отрицательная же полярность этого сигнала через контакты «единиц» (Е1, Е2, Е3 и т. д) подключатся только к тем катушкам управляющих реле, которые включат секции данной единицы. Например, реле Р01, передвигающее первую секцию, подключено к контакту Д0 и Е1, а реле Р12, передвигающее двенадцатую секцию, подключено к контактам Д1 и Е2.

Таким образом, для последовательной передвижки секций по этой схеме первоначально включается реле соответствующего десятка, а затем последовательно блок управления включает реле единиц. В результате этого секции Р01, Р02 и Р03 последовательно перемещаются к груди забоя.

 

8.2.2. Способ групповой передвижки секций

 

При групповой передвижке секций крепи (рис.41б) положительная полярность выходного сигнала блока управления БУ напрямую подключена к соответствующей полярности реле управления всех секций крепи, а отрицательная полярность этого сигнала через контакты типа «группа» (Г1, Г2, Г3 и т. д) подключена на управляющие реле соответствующих групп секций. Поэтому при включении реле соответствующей группы (например: Г2) одновременно передвигаются все секций этой группы (в нашем примере одновременно перемещаются секции группы РГ2). Таким образом, при групповой передвижке возможна одновременная первоначальная передвижка всех нечетных секций, а затем так же одновременная передвижка всех четных ––секции всей крепи могут делится на отдельные группы, которые перемещаются последовательно в «шахматном» порядке.

 

8.3. Схема установки датчиков и исполнительных устройств на секции призабойной крепи

 

Схема установки датчиков и исполнительных устройств на секции призабойной крепи показана на рис.42. На этой схеме изображены следующие структурные элементы.

1 – козырек верхняка с приводом его передвижки;

2 – оградительный щит;

3 – несущий гидродомкрат;

4 – основание секции крепи;

5 – гидподомкрат передвижки секции (и конвейера);

6 – рама (став) призабойного конвейера;

7

– выемочный комбайн.

 

Рис.42. Схема установки датчиков и исполнительных устройств на секции призабойной крепи.

 

Секция крепи своим основанием 4 связана через домкрат 5 со ставом призабойного конвейера 6. Оградительный щит 2 (верхняк) крепи удерживает давление обрушенной породной массы кровли с определенным усилием, которое поддерживается гидродомкратом 3 и клапаном распора. Под действием усилия породной массы кровли этот гидродомкрат постепенно оседает до предельного значения при этом рабочая жидкость стравливается из него подопределенным давлением через клапан распора. В случае превышения предельной осадки гидродомкрата секция крепи окажется «зажатой» горной породой. Такой режим называют посадкой секции «на жесткую». Это аварийный режим, так как в этом случае, секция теряет возможность к дальнейшей осадке, а значит и к передвижке. Другой аварийный режим это «заякоривание» секции, который наступает при наезде секции на препятствие в процессе ее передвижки. В обоих случаях система автоматики должна предупреждать эти режимы.

Для регистрации состояния рабочих параметров секции крепи применяют следующие датчики:

Д1 – контроль обнажения кровли;

Д2 – контроль осадки гидродомкрата и посадки на «жесткую»;

Д3 – контроль положения конвейера относительно секции крепи;

Д4 – контроль положения комбайна относительно секции крепи.

Для выполнения операций цикла передвижки секции используются следующие исполнительные устройства:

П1 – привод выдвижение козырька;

П2 – клапан распора секции;

П3 – клапан снятия распора несущего гидродомкрата;

П4 – привод горизонтального перемещения секции или конвейера.

 

Микропроцессорные системы управления передвижкой призабойной крепи оказались наиболее эффективным средством автоматизации этого процесса. В этом случае все датчики и исполнительные устройства секции крепи подключаются к соответствующим портам микроконтроллера (или исполнительного модуля) нижнего уровня системы управления передвижкой этой крепи. Схема подключения датчиков и исполнительных устройств секции крепи к микроконтроллеру (исполнительному модулю) нижнего уровня показана на рис.43.

Рис. 43. Схема подключения датчиков и исполнительных устройств секции крепи к микроконтроллеру нижнего уровня.

 

Все датчики секции крепи аналогового типа, поэтому они подключаются к порту аналогового ввода контроллера или модуля. В то время как приводы исполнительных устройств дискретны, поэтому они подключаются к порту дискретного вывода этого контроллера.

 

8.4. Схема микропроцессорной распределенной системы управления передвижкой призабойной крепи

 

Управление передвижкой секций призабойной крепи осуществляют блоки управления, которые являются структурными элементами микропроцессорных систем.

Современные системы управления передвижкой призабойной крепи строятся на основе распределенных микропроцессорных сетей управления. Структура такой системы представлена на рис.44. На верхнем уровне этой сети расположен головной компьютер диспетчерского пульта управления, который связан со структурными блоками нижнего уровня через локальную сеть.

На нижнем уровне этой сети находятся блоки управления каждой секцией крепи, структурно встроенные в конструкцию каждой секции. Каждый блок управления соединяется с сетью управления через систему специальных кабельных соединений.

Между компьютером диспетчерского пульта и блоками управления секций в сети расположен пост управления, представляющий собой микроконтроллер с выносным пультом управления.

 

 

Рис. 44. Структура распределенной микропроцессорной сети управления.

 

Связь головного микроконтроллера (пульта управления) с блоками управления секций крепи (модулями нижнего уровня) производится по двухпроводной линии связи и по физическому протоколу RS-485.

С компьютером верхнего уровня пульт управления может быть связан по такому же протоколу, но для того чтобы избежать потерь информации в процессе ее передачи на значительное расстояние верхнего ровня используют повторители этого протокола (интерфейса).

Для автоматизации передвижки секций призабойной крепи промышленностью серийно выпускается аппаратура САУК-138М. в которую структурно входят посты управления секциями (блоки САУК-138М) и блоки управления этими секциями (модули RS20s). Блоки управления секциями RS20s это универсальные модули со встроенным портом аналогового ввода и портом дискретного вывода. К порту аналогового ввода подключены датчики следующих типов:

СД10 – датчик осадки верхняка секции;

ДПС10 – датчик положения конвейера;

ДПМГ-2У – датчик положения комбайна;

СД10 – датчик передвижки козырька.

К порту дискретного вывода подключены исполнительные устройства перечисленные выше.

 

 

8.5. Алгоритм управления передвижкой призабойной крепью

 

Алгоритм управления передвижкой призабойной крепью состоит из двух частей:

· Алгоритма управления крепью в процессе поддержания кровли лавы;

· Алгоритма управления крепью в процессе ее передвижки к груди забоя,

 

8.5.1.Алгоритм управления крепью в процессе поддержания кровли лавы

 

Процессе управления поддержанием кровли выработанного пространства лавы выполняется контроллером верхнего уровня (например блоком САУК-138М) по алгоритму, который отслеживает всю ситуацию состояния крепи как в процессе поддержания кровли так и при передвижке каждой секции. Контроллером верхнего уровня обеспечивается постоянный контроль за состоянием соответствующего распора каждой секции крепи и своевременное оповещение диспетчера о нарушении этого соответствия или об опасности посадки секции на «жесткую». Эта аварийная ситуация возникает тогда, когда поршень несущего гидродомкрата секции коснется задней стенки (торца) его гидроцилиндра. В этой ситуации шток гидроцилиндра теряет возможность осевого перемещения, поэтому в этом случае гидродомкрат и секция могут быть разрушены возрастающим давлением на щит обрушенной горной массы кровли пласта. Кроме того, в этом случае теряется возможность переместить распертую секцию, поэтому ее приходится терять или механически вырезать из этого «плена». Своевременное оповещение диспетчера о надвигающейся авариной ситуации (посадке на «жесткую») позволит своевременно принять необходимые меры для ее предотвращения.

Другая аварийная ситуация может возникнуть в случае несвоевременной передвижке секций крепи (преждевременной ли запоздалой). Поэтому алгоритм управления крепью на этом уровне должен своевременно отслеживать эту ситуацию, и в случае ее возникновения включить необходимую защиту, и также своевременно информировать о ней диспетчера.

С этой целью алгоритм верхнего уровня управления крепью должен своевременно отслеживать по показаниям датчиков положение комбайна относительно каждой из секций крепи, величину обнажения кровли и степень отставания передвижки секций относительно исполнительного органа комбайна. Контроллер верхнего уровня должен передать команду соответствующему модулю нижнего уровня команду на начало передвижки очередной секции, которая выполняется по алгоритму следующего уровня.

 

 

8.5.2.Алгоритм управления крепью в процессе ее передвижки

 

Управление крепью в процессе ее передвижки производится алгоритмом нижнего уровня, который выполняется микроконтроллерами (модулями) нижнего уровня для каждой секции в отдельности. Этот алгоритм должен обеспечивать последовательность выполнения всех операций цикла передвижки. Команда на начало передвижки секции поступает к микроконтроллеру от контроллера верхнего уровня , который управляет передвижкой всей крепи лавы в целом. По этой команде первоначально опрашивается состояние датчика, контролирующего расстояние исполнительного органа комбайна от верхняка передвигаемой секции. Если это расстояние будет соответствовать заданному значению, то первоначально включается привод П4 в сторону горизонтального перемещения конвейера.

При срабатывании датчика Д3 процесс этой передвижки заканчивается и включается привод П2 клапана распора в направлении снятия распора секции и по показаниям датчика Д2 контролируется величина снятия распора секции. Как только распор исчезнет, включается привод П1 в направлении втягивания козырька и одновременно включается привод П3 горизонтального перемещения секции в направлении к конвейеру, при этом перемещение секции снова контролируется датчиком Д3. Как только секция достигнет заданного положения относительно става конвейера приводы П1 и П3 выключаются и снова включается привод П2 в направлении распора секции, при этом величина распора контролируется датчиком Д2. Как только распор секции достигнет заданного значения привод П2 выключается и микроконтроллер секции выдает на верхний уровень системы сообщение об окончании передвижки. Передвижка может быть прекращена, если секция при перемещении наезжает на какое-нибудь препятствие (этот процесс называется «заякориванием секции»). При «заякориванием секции» микроконтроллер секции выдает на верхний уровень сообщение о этой ситуации и об остановке передвижки секции.