煤礦機電技術(shù)創(chuàng)新與自動化發(fā)展探析

王 超

（長治三元中能煤業(yè)有限公司， 山西 長治 046600）

1 煤礦機電自動化技術(shù)應(yīng)用問題

首先是管理制度不完善。相較其他技術(shù)領(lǐng)域而言，煤礦機電自動化技術(shù)較為復(fù)雜，且具備較高的科學性，對此應(yīng)建立完善且嚴格的管理制度。但由煤礦產(chǎn)業(yè)目前的發(fā)展現(xiàn)狀可知，多數(shù)煤礦機電管理制度存在漏洞，甚至部分煤礦依然采用傳統(tǒng)的管理機制，領(lǐng)導(dǎo)人員并未重視自動化技術(shù)的應(yīng)用，煤礦開采效率很難得到根本性的提升[1]。

其次是工程設(shè)計存在缺陷。煤礦設(shè)備的安裝、采礦進度以及采礦費用的預(yù)估等工作均離不開工程設(shè)計，但目前部分煤礦工程設(shè)計工作存在諸多缺陷，自動化設(shè)備及技術(shù)的盲目使用沒有充分發(fā)揮煤礦機電自動化技術(shù)的作用，無端增大了采礦成本，加之工程設(shè)計工作缺乏科學性，以致增大了煤礦開采事故的發(fā)生幾率。

最后是存在安裝錯誤，且技術(shù)較為落后。當前多數(shù)煤礦企業(yè)依然采用傳統(tǒng)的開采技術(shù)，在自動化技術(shù)方面缺乏專業(yè)人才，以致自動化設(shè)備安裝期間經(jīng)常出現(xiàn)錯誤與漏洞，而這些錯誤操作直接增大了安全事故的發(fā)生幾率，降低了煤礦的開采效率。

2 煤礦機電自動化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于井下傳送帶

煤礦傳送系統(tǒng)屬于煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有其安全高效運行，才可以保障煤礦的生產(chǎn)效益。煤礦傳送系統(tǒng)具備運輸距離長、運輸量大以及運輸環(huán)境復(fù)雜等特點，在運輸煤炭期間難免會發(fā)生故障問題。對此，企業(yè)應(yīng)采用先進的自動化技術(shù)手段對煤礦井上部分上倉傳送帶、手選矸石傳送帶、末煤傳送帶、電磁除鐵器以及傳動帶制動器等設(shè)備進行有效控制，采用嚴密的監(jiān)測系統(tǒng)可有效管理傳送帶以及相關(guān)設(shè)備可能出現(xiàn)的跑偏、撕裂、打滑、煤位以及溫度等參數(shù)。

當發(fā)生危險時，此系統(tǒng)會進行聲光報警，之后集中控制室的工作人員，通過擴播電話通知現(xiàn)場人員盡快撤離。起車行駛依據(jù)電磁除鐵器、手選矸石傳送帶、振動篩、上倉制動器、上倉傳送帶的順序進行，而停車行駛則根據(jù)上倉傳送帶、上倉制動器、振動篩、手選矸石傳送帶以及電磁除鐵器的順序進行停車。在運輸煤炭過程中，任何設(shè)備出現(xiàn)故障問題時均可利用集中控制中心的按鈕進行報警，并緊急停車，且下位機PLC會將現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)測信息實時上傳至工控機，此后工作人員在分析數(shù)據(jù)后及時采取補救措施[2]。

2.2 應(yīng)用于礦井提升機

在煤礦運輸過程中，礦井提升機占據(jù)十分重要的地位，且具備運行速度快、控制系統(tǒng)復(fù)雜以及慣性大等特點，經(jīng)常出現(xiàn)交替轉(zhuǎn)換工作的情況。礦井提升機很容易受采礦現(xiàn)場環(huán)境因素的影響，若環(huán)境惡劣時，提升機各種機械零件會失去原有功能，即便系統(tǒng)具備安全保護措施也無法完全避免惡劣環(huán)境的影響。隨著科學技術(shù)的不斷進步，提升機的控制系統(tǒng)也逐步完善，并開始使用模擬技術(shù)以及電子技術(shù)，實現(xiàn)自動化集控改造，不但可以保證提升機運行的安全性，且還可以提升其自控能力，簡化運行結(jié)構(gòu)，增強設(shè)備安裝與維修的便利性。當前我國多數(shù)煤礦企業(yè)的提升機多采用微處理裝置，可以通過尋址操作準確發(fā)現(xiàn)故障所在位置，使得各設(shè)備之間的通信交流變得更加便捷，提升設(shè)備系統(tǒng)的自檢能力。

2.3 應(yīng)用于電牽引采煤機與礦井監(jiān)控系統(tǒng)

采煤機包括機械、電氣以及液壓等復(fù)雜系統(tǒng)，在采煤機中應(yīng)用電牽引技術(shù)可以為采煤機提供足夠的牽引力，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，降低故障的發(fā)生幾率。在使用電牽引技術(shù)前，工作人員只需要設(shè)置電控系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)便可以確保采煤機的運行性能，且隨著電子技術(shù)的不斷進步，電牽引技術(shù)也必將在煤礦產(chǎn)業(yè)中得到廣泛使用。煤礦生產(chǎn)具備高危特點，因此采礦期間應(yīng)建立全方位的實時監(jiān)控系統(tǒng)，以全面了解煤礦生產(chǎn)過程。目前，現(xiàn)代化礦井中采用了電網(wǎng)監(jiān)控、移動通信、安全監(jiān)測以及工作人員跟蹤定位等系統(tǒng)，形成了全面的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系，可以全面監(jiān)控各個采煤環(huán)節(jié)，比如煤炭傳輸系統(tǒng)、井下排水系統(tǒng)等[3]。

在采礦環(huán)節(jié)安裝自動化監(jiān)測體系可以有效避免煤炭安全事故，其主要功能為以下幾個方面。首先，井下工作人員可以自動考勤，有利于人員管理。其次，可以根據(jù)實際地理情況監(jiān)測井下工作人員在坑道的實時動態(tài)，有利于現(xiàn)場調(diào)度。再次，若發(fā)生礦井事故問題，可以通過監(jiān)控系統(tǒng)及時查詢遇險人員身份，以便及時搶險。最后，搶險過程中可以對井下工作人員快速定位，提升搶險效率。目前我國多個煤礦企業(yè)均安裝了自動集控系統(tǒng)，尤其是實行了遠程操控技術(shù)，可以在無人當班的情況下有效監(jiān)控采礦作業(yè)的進行情況，并記錄實時采礦動態(tài)。

3 自動化技術(shù)在三元中能煤業(yè)中的應(yīng)用及效果

三元中能煤業(yè)隸屬于晉能集團，年產(chǎn)240萬t，屬于現(xiàn)代化的大型高產(chǎn)高效礦井。中能煤業(yè)位于山西長治市長子縣境內(nèi)，煤炭地質(zhì)儲量約為3億t，核定生產(chǎn)能力為240萬t。

3.1 自動化調(diào)控監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)在中能煤業(yè)中的應(yīng)用

中能煤業(yè)礦井的調(diào)度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用了美國Rockwell公司的控制產(chǎn)品，分為信息層、自動化與控制層、設(shè)備層等三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在信息層中利用以太網(wǎng)采集全礦數(shù)據(jù)，并進行系統(tǒng)維護；在自動化與控制層中利用控制網(wǎng)實現(xiàn)遠程控制；在設(shè)備層中利用設(shè)備網(wǎng)完成低層設(shè)備高效集成。

此監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中起主導(dǎo)作用的為自動化與控制層以及設(shè)備層。其中自動化與控制層采用了主干網(wǎng)光纖，并輔以使用銅纜網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了可以覆蓋全礦井的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？刂凭W(wǎng)屬于高速確定性網(wǎng)絡(luò)，可以實時控制通信傳輸。設(shè)備層屬于生產(chǎn)者與客戶模式的網(wǎng)絡(luò)，具備多個節(jié)點與支線，用戶可以利用一根電纜連接500 m以內(nèi)具備設(shè)備網(wǎng)絡(luò)功能的智能設(shè)備，且不用將導(dǎo)線連接至每一個設(shè)備，減少了導(dǎo)線的安裝與維護費用。

中能煤業(yè)根據(jù)實際監(jiān)控需求設(shè)計了兩段光纖主干網(wǎng)絡(luò)，分別為膠帶運輸系統(tǒng)以及輔助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且調(diào)度室內(nèi)安裝了兩段網(wǎng)絡(luò)，并各配置了三臺工業(yè)控制計算機。其中兩臺主要完成監(jiān)控調(diào)度任務(wù)，另一臺則主要執(zhí)行管理信息，并進行故障報警。綜合自動化系統(tǒng)覆蓋了中能煤業(yè)所有的煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可以實時采集各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，且可以對礦井排水系統(tǒng)以及井下三個變電室進行自動監(jiān)控，保障了采礦人員的安全性，提升了礦井的經(jīng)濟及社會效益。

3.2 自動化調(diào)控監(jiān)測系統(tǒng)的運行效果

綜合自動化系統(tǒng)在中能煤業(yè)運行半年后，企業(yè)減少了72個工作崗位，采礦效率得到明顯提升。同時，噸煤采掘成本降了20多元，直接成本僅為14元左右，有效提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。除此之外，自動化技術(shù)在中能煤業(yè)中的成功應(yīng)用也使得礦井綜合自動化工程在晉能集團得到全面推廣[4]。

4 結(jié)語

煤礦機電自動化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用有效體現(xiàn)了煤礦生產(chǎn)的安全性，也提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，在煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程中占據(jù)十分重要的位置。我國煤礦自動化技術(shù)在應(yīng)用期間依然存在多處不足，需要深入研究，擴大自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍，以真正實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)目標。