采礦工程中采礦新模式初探

朱芳

摘 要：礦山是動(dòng)態(tài)的企業(yè)，在日常的基本生產(chǎn)中，生產(chǎn)者經(jīng)常要變換工作地點(diǎn)，這就是傳統(tǒng)的控制和通訊系統(tǒng)例如光纖、雙絞線、或同軸電纜變得缺少吸引力的原因；而且，井下作業(yè)環(huán)境的危險(xiǎn)程度更是遠(yuǎn)大于一般的企業(yè)，安全一直是礦山企業(yè)生產(chǎn)中的重點(diǎn)，在礦山生產(chǎn)技術(shù)水平提高的同時(shí)，傳統(tǒng)的井下信息傳遞方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代礦山的管理需求，安全和效率的矛盾日益突出。遙控采礦可大大地增強(qiáng)地下采礦的安全性，同時(shí)可以與整個(gè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)礦山的自動(dòng)化管理、遠(yuǎn)程監(jiān)視與診斷，提高生產(chǎn)率和改善工作條件。本文就遙控采礦新模式進(jìn)行了相關(guān)探討。

關(guān)鍵字：采礦；新模式；無人開采技術(shù)；數(shù)字化

遙控采礦即為“利用現(xiàn)代的新技術(shù)，包括地下通訊、定位、信息處理、監(jiān)測和控制系統(tǒng)，一定距離內(nèi)去操作采礦設(shè)備和系統(tǒng)”。目前無人開采技術(shù)在某些國外先進(jìn)礦山已進(jìn)行了研究，而遠(yuǎn)近距離遙控開采技術(shù)應(yīng)用相當(dāng)普遍，如美國塞浦路斯公司利用遙控裝載機(jī)處理危險(xiǎn)地段的邊坡問題；一些國外發(fā)達(dá)礦山現(xiàn)有的遙控采礦設(shè)備和技術(shù)研究項(xiàng)目包括：從日常采礦作業(yè)諸如鑿巖、炮孔裝藥和爆破作業(yè)的機(jī)械化與自動(dòng)化到通過數(shù)據(jù)通信從世界的另一端對復(fù)雜的地下采礦設(shè)備進(jìn)行遙控與故障處理。

一、遙控采礦新模式特點(diǎn)以及組成部分

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，其作用相當(dāng)于人的大腦，負(fù)責(zé)接受外圍信息、發(fā)出控制指令。傳動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制指令，提供不同電流電壓，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和力矩大小。監(jiān)控系統(tǒng)起監(jiān)控保護(hù)作用，提升機(jī)出現(xiàn)異常情況時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)。上位機(jī)系統(tǒng)為人機(jī)接口，顯示提升機(jī)運(yùn)行的各種重要參數(shù)、故障信息、生產(chǎn)報(bào)表、速度曲線等?？刂茍?zhí)行系統(tǒng)主要由中間繼電器和接觸器構(gòu)成，它主要是執(zhí)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的各種指令，具體控制提升機(jī)的各個(gè)設(shè)備。傳感器系統(tǒng)可以感知提升機(jī)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并將感知的信號(hào)反饋到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主電機(jī)是提升機(jī)的重要設(shè)備，主電機(jī)帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)從而使得罐籠箕斗在井筒中上下運(yùn)動(dòng)。

利用數(shù)字化直流提升系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，維護(hù)工作量小，動(dòng)態(tài)性能、靜態(tài)性能指標(biāo)高，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制，各種保護(hù)完備。在豎井提升系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值， 數(shù)字化直流提升系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（PLC）、傳動(dòng)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、上位機(jī)系統(tǒng)、控制執(zhí)行系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、主電機(jī)、輔助設(shè)備構(gòu)成。 輔助設(shè)備為罐籠箕斗運(yùn)行提供必要支持。

二、 遙控采礦新技術(shù)

1. 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送及監(jiān)控系統(tǒng)。

在整個(gè)提升系統(tǒng)和選礦生產(chǎn)流程如破碎車間、磨浮車間、氰化車間、冶煉車間等關(guān)鍵部位設(shè)置彩色攝像單元，然后將圖像分別傳至各流程控制室，進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)控；同時(shí)，再次將圖像進(jìn)一步傳送至礦信息中心服務(wù)器，各分管礦長、技術(shù)人員通過計(jì)算機(jī)終端隨意吊取、查看某一時(shí)段的生產(chǎn)情況，在關(guān)鍵部位設(shè)置長時(shí)間錄象機(jī)，以便于及時(shí)全天候記錄相關(guān)圖像資料，以備查詢，為安全生產(chǎn)提供第一手資料，同時(shí)本系統(tǒng)將現(xiàn)場圖像源源不斷的自動(dòng)送入國際互聯(lián)網(wǎng)，使得系統(tǒng)信息的查看，不在受地點(diǎn)、時(shí)間的限制，只要需要，系統(tǒng)的管理人員可在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，通過撥號(hào)上網(wǎng)，就可以輕松隨意的查看系統(tǒng)的各級圖像信息；企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)層，不管他們在外出差，還是在那里，本系統(tǒng)都將在第一時(shí)間將現(xiàn)場的真實(shí)情況，如企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，物資的存儲(chǔ)等圖像送到眼前，雖然身在異地，也能運(yùn)籌帷幄，決勝千里。

2. 礦山井下集成信息通信系統(tǒng)（井下人員定位系統(tǒng)）。

過去礦山購買的基礎(chǔ)設(shè)施，如無線通訊系統(tǒng)、電話系統(tǒng)或者遙感系統(tǒng)，有人已注意到了這些系統(tǒng)如何配合本部門其它設(shè)備協(xié)同工作，但卻很少有人考慮能否連入到其它部門的設(shè)備上，每個(gè)部門領(lǐng)導(dǎo)不得不為自身有限的購買經(jīng)費(fèi)而絞盡腦汁?，F(xiàn)在這種情況已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，所有的礦山都在使用一些更現(xiàn)代的電子設(shè)備幫助他們工作，以努力爭取最大的效益，這些設(shè)備應(yīng)選擇專業(yè)廠商提供的具有可靠技術(shù)支持的產(chǎn)品，因?yàn)榈V山需要的是一套可升級的通訊基礎(chǔ)設(shè)施，能夠安全地使用于非危險(xiǎn)及危險(xiǎn)地區(qū)，并采用了最新的連接及通訊技術(shù)，以保證系統(tǒng)連續(xù)可靠地運(yùn)行，以及在意外事故發(fā)生時(shí)至少有一種通訊方式可以正常使用。“smart com”系統(tǒng)如同一種通訊高速公路，高度集成的系統(tǒng)允許控制室人員存取礦山設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使得全面的井下通訊成為可能。

（1）人員定位。類似于車輛定位系統(tǒng)，人員定位系統(tǒng)通過確定人員所在位置，同樣能對生產(chǎn)有極大的幫助。將信標(biāo)器安裝在礦燈電池盒中，發(fā)射出的信號(hào)由安裝在不同位置的讀數(shù)器讀出。讀數(shù)器可安裝在礦井和巷道入口處，以及禁止進(jìn)入地區(qū)的入口處，當(dāng)某人經(jīng)過讀數(shù)器時(shí)，讀數(shù)器自動(dòng)讀出其身份號(hào)碼，此信息同樣以無線方式傳送到控制室。當(dāng)一個(gè)工人從一個(gè)區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)域時(shí)，會(huì)有多個(gè)讀數(shù)器跟蹤其運(yùn)動(dòng)。如需要與該工人聯(lián)系，最后一次的位置信息可用于與該人員聯(lián)絡(luò)。所有的讀數(shù)器都有讀多個(gè)信標(biāo)的能力，避免了號(hào)碼沖突。此外，該系統(tǒng)可將人員的工作時(shí)間送到財(cái)務(wù)部門，作為員工的考勤系統(tǒng)。礦山可根據(jù)需要自行增加/減少信標(biāo)器和讀數(shù)器，例如信標(biāo)器丟失、損壞、維護(hù)移動(dòng)等。

（2）交通調(diào)度。交通調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)追蹤車輛的運(yùn)行，在控制軟件中，將定義每一個(gè)交通區(qū)段，交通區(qū)段為兩個(gè)讀數(shù)器之間的距離。系統(tǒng)不斷地跟蹤機(jī)車位置、狀態(tài)（卸車、延誤、備用和就緒等）、到達(dá)及運(yùn)行時(shí)間、裝載和卸載時(shí)間等，利用這些信息，主控計(jì)算機(jī)將通過泄漏電纜將控制信號(hào)下傳到信號(hào)燈控制器，自動(dòng)轉(zhuǎn)換交通燈的顏色。所有井下運(yùn)行的信息都通過無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不斷地送到中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、存貯和分析。這樣，調(diào)度員和運(yùn)輸主管能隨時(shí)監(jiān)督設(shè)備運(yùn)行，以便更好的管理運(yùn)輸。此外，當(dāng)裝載點(diǎn)、卸載點(diǎn)臨時(shí)不用或車輛發(fā)生故障時(shí)，調(diào)度員可通過中心計(jì)算機(jī)手動(dòng)發(fā)送指令，改變交通燈和道岔的狀態(tài)，將受影響的機(jī)車調(diào)派到新的地點(diǎn)去，以減少空閑時(shí)間。endprint