自動(dòng)化技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用研究

曹策

平頂山天安煤業(yè)香山礦有限公司 河南平頂山 467000

煤炭是一種能源，在中國有著豐富的儲(chǔ)量。中國是發(fā)展中國家，需要大量的煤炭資源來支持經(jīng)濟(jì)建設(shè)。因此，保證煤炭資源的安全高效開采對于中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要意義。由于中國的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在煤礦開采時(shí)，安全事故頻繁發(fā)生。煤礦安全事故的發(fā)生不僅造成了人員傷亡，還造成了惡劣的社會(huì)影響，對煤礦行業(yè)的健康發(fā)展十分不利。很多煤礦事故的發(fā)生多與中國落后的煤礦開采技術(shù)有關(guān)，采用先進(jìn)的開采技術(shù)是保證安全的必經(jīng)之路。自動(dòng)化技術(shù)作為先進(jìn)技術(shù)的代表，應(yīng)該盡可能多地被應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中。采用自動(dòng)化技術(shù)可以將人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，減少了人參與危險(xiǎn)勞動(dòng)的情況，從而保證了人的安全。

1 煤礦自動(dòng)化技術(shù)概述

所謂自動(dòng)化技術(shù)，指的就是將機(jī)器按照預(yù)先設(shè)定好的程序以及指令，在不受干預(yù)的情況下能夠自己進(jìn)行生產(chǎn)的操作。自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)成為一種先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，在工業(yè)的生產(chǎn)中代表了先進(jìn)的生產(chǎn)力。自動(dòng)化的生產(chǎn)發(fā)展也標(biāo)志了工業(yè)生產(chǎn)從傳統(tǒng)手工操作到機(jī)械生產(chǎn)的歷史發(fā)展過程。因此，煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展具有良好的發(fā)展前景。煤炭在開采的過程中，合理采用自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷操作，并且可以根據(jù)人的意愿來進(jìn)行調(diào)整操作，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于煤礦之中，能夠有效地減少人力需求，提高效率以及生產(chǎn)能力[1]。

2 自動(dòng)化技術(shù)在煤礦開采中的具體應(yīng)用

2.1 在安全管理中的應(yīng)用

為了保障煤礦的安全生產(chǎn)，需要監(jiān)測煤礦井下的一些數(shù)據(jù)，將這些現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)與規(guī)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，是煤礦安全管理的內(nèi)容。煤是由動(dòng)植物遺體演變而成的一種礦物，在開采時(shí)成煤作用中形成的瓦斯會(huì)逸出。瓦斯的主要成分是CH4（甲烷），當(dāng)空氣中的CH4達(dá)到一定濃度時(shí)，遇到明火就會(huì)發(fā)生爆炸。瓦斯爆炸是煤礦安全的頭號殺手，監(jiān)測瓦斯?jié)舛仁敲旱V安全工作的重中之重。在過去，安全員需要拿著瓦斯探頭去現(xiàn)場直接測量瓦斯?jié)舛?，并記錄下來，通常安全員要走完礦井的大部分巷道，工作時(shí)間非常長，而且采集的數(shù)據(jù)量非常少，礦井瓦斯防治的效率非常低，不能有效地防治煤礦安全事故?，F(xiàn)在，通過在巷道的某些位置安裝瓦斯傳感器，應(yīng)用一些局域網(wǎng)技術(shù)或無線通信技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對煤礦井下瓦斯?jié)舛鹊娜旌蜃詣?dòng)監(jiān)測；與此同時(shí)，通過一些數(shù)據(jù)處理算法可以對瓦斯異常進(jìn)行判斷，若井下瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)，會(huì)通過瓦斯探頭向井下發(fā)出報(bào)警，并切斷生產(chǎn)工作面的電源，這樣可以將瓦斯災(zāi)害事故造成的影響降到最低。通過自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對礦井運(yùn)行情況的在線監(jiān)測，極大地提高了煤礦生產(chǎn)安全管理的效率[2]。

2.2 在礦井運(yùn)輸中的應(yīng)用

皮帶輸送機(jī)是煤礦井下運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ?，其具有連續(xù)性好、適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)輸能力強(qiáng)以及耗能低的優(yōu)點(diǎn)。但是由于煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境惡劣，皮帶輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)很容易出現(xiàn)跑偏和打滑問題，這嚴(yán)重影響了皮帶輸送機(jī)的正常運(yùn)行和運(yùn)輸安全。在過去，為了保證皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行安全，對皮帶輸送機(jī)進(jìn)行了人工看守和巡檢，雖然配備了皮帶看護(hù)工人，但是工人的工作量比較大，很難有效地發(fā)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行故障?，F(xiàn)在，很多礦井都對皮帶輸送機(jī)的進(jìn)行了變頻技術(shù)改造，建立了皮帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)，可以根據(jù)皮帶輸送機(jī)的運(yùn)輸情況自動(dòng)地調(diào)整皮帶的運(yùn)行速度。同時(shí)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對皮帶輸送機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)監(jiān)測，在皮帶輸送機(jī)發(fā)生故障后能自動(dòng)停機(jī)，并發(fā)出報(bào)警信息；通過控制系統(tǒng)自帶的網(wǎng)絡(luò)接口，可以將皮帶的運(yùn)行信息實(shí)時(shí)地傳遞到地面控制中心，地面控制中心發(fā)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)故障后，及時(shí)通知相關(guān)維修工程師來維修，提高了整個(gè)系統(tǒng)的工作效率[3]。

2.3 在采掘工作面的應(yīng)用

中國的煤層地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，掘進(jìn)工作面發(fā)生安全事故的概率較大。在巷道掘進(jìn)完成后，需要及時(shí)地進(jìn)行支護(hù)，以此來保證巷道的安全性。在支護(hù)過程中，很容易出現(xiàn)巷道的冒頂和垮塌現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了工作面的掘進(jìn)效率。這是由于采用的支護(hù)方式有時(shí)并不能滿足巷道支護(hù)的需要[4]。過去，雖然也采用了錨桿支護(hù)來對巷道進(jìn)行支護(hù)，但是并沒有對錨桿支護(hù)的受力情況進(jìn)行監(jiān)測，這導(dǎo)致缺乏對支護(hù)效果的了解，若支護(hù)的強(qiáng)度不夠，則巷道很容易出現(xiàn)支護(hù)失效的問題，導(dǎo)致支護(hù)的巷道出現(xiàn)大量的返工情況，嚴(yán)重影響了掘進(jìn)的效率。因此，必須對錨桿支護(hù)的效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)巷道支護(hù)薄弱的地方。通過對錨桿支護(hù)效果的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以為后續(xù)支護(hù)設(shè)計(jì)提供一定的參考。若支護(hù)的強(qiáng)度不夠，在后續(xù)巷道支護(hù)時(shí)可以適當(dāng)?shù)靥岣咧ёo(hù)的強(qiáng)度，從而避免了在掘進(jìn)過程中大規(guī)模返工。針對現(xiàn)在存在的采掘緊張問題，可以采用先進(jìn)的掘錨一體化設(shè)備掘進(jìn)。通過掘進(jìn)和支護(hù)的全自動(dòng)化操作，實(shí)現(xiàn)了各道工藝的無縫銜接，大大縮短了人工支護(hù)時(shí)的怠工時(shí)間。與此同時(shí)，采用設(shè)備進(jìn)行掘進(jìn)支護(hù)，可以大幅度減少掘進(jìn)工作面所需工人的數(shù)量，這在某種程度上能減少因事故而造成的人員傷亡數(shù)量[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，自動(dòng)化技術(shù)代表著一種先進(jìn)的生產(chǎn)力。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中，不僅可以大幅度提高生產(chǎn)的效率，還可以減少因安全事故造成的傷亡人數(shù)。目前，自動(dòng)化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到了初步的應(yīng)用，主要在安全管理、礦井運(yùn)輸以及煤礦掘進(jìn)中得到了應(yīng)用，顯著地發(fā)揮了自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢。若在煤礦生產(chǎn)過程中大量采用自動(dòng)化技術(shù)，必然可以使煤礦生產(chǎn)的效率更上一個(gè)臺(tái)階。