压力传感器在液压支架的应用

液压支架是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物。采面矿压以外载的形式作用在液压支架上。在液压支架和采面围岩相互作用的力学系统中,若液压支架的各支承件合力与顶板作用在液压支架上的外载合力正好同一直线,则该液压支架对此采面围岩十分适应。

        地下开采煤矿开采主要是利用液压支架配套的综采设备产出的。采煤综合机械化能大幅度提高劳动生产率,并加快煤炭工业发展,是实现煤炭工业现代化的一项重要战略措施。


图1  煤炭综采设备

        成套的煤炭综合采掘系统主要由液压支架、刮板输送机、采煤机和掘进机四部分组成,其中液压支架在煤矿开采过程中是用于支撑矿顶,形成一个可移动的井下采煤空间,以便刮板输送机和采煤机在此空间下作业。液压支架主要由顶梁、立柱、油缸、后掩护梁和底座组成。在工作过程中,不仅要提供可靠的支撑顶板,维护一定的安全工作空间,而且要对着工作面的推进,要进行移架和推送输送机。因此必须要实现升、降、推、移四个基本动作,而压力传感器是实现这些动作中必不可少的器件。



图2  液压支架

        在采煤工作面中,当煤被采出后,就会出现一定的空间,由于受上部岩层压力,出现离层和裂隙,如果不及时支护,顶板就要冒落,不支护时间越长危险就越大。所以每台支架立柱下腔装有一个压力传感器,实时监测立柱下腔液体压力的变化,来了解支架与顶板的相互作用。当顶板处于无压状态时,支架以初撑力支撑顶板;当周期来压时,顶板下沉,使立柱下腔压力大于安全阀调正压力,安全阀被打开,使立柱下腔压力下降,成为立柱让亚状态,使支架以工作阻力支护顶板;如果继续来压,就要不断让压,立柱要有一定的向下行(注意避免压死状态);支架前移后,顶板处于无支护状态,此时顶板就会冒落。

       立柱下腔压力传感器,实时监测立柱下腔液体压力的变化,判断支架是否处于良好的工作状态。广为使用的传感器有电阻式、压阻式、压电式等形式。压阻式传感器具有灵敏度高、准确度高、响应频率快、结构简单、体积小和重量轻的优点,能满足液压支架压力特性的要求,而且还具有功耗低、安全可靠、寿命长和易于实现集成化的特点,所以应用广泛。

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