礦山自動化設(shè)備研究及實(shí)踐應(yīng)用

章璐瑋

（馬鋼（集團(tuán)）控股有限公司姑山礦業(yè)公司，安徽 馬鞍山 243181）

改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對各類礦產(chǎn)資源需求量不斷提高，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，國家出臺了一系列政策支持礦業(yè)發(fā)展。十八大以來，黨和國家確立了綠色發(fā)展觀，綠色礦山乃至智慧礦山正在成為新時期礦山企業(yè)所要面對的重要課題，因此，礦山自動化設(shè)備進(jìn)行智慧化升級具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦山自動化設(shè)備的重要作用

1.1 礦山開采的全面化監(jiān)控

礦山自動化設(shè)備把電氣技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合起來，構(gòu)建了更先進(jìn)的監(jiān)控和定位系統(tǒng)。在現(xiàn)代化礦山開采過程中，由于需要用到多種技術(shù)，每項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用均存在一定難度，通過應(yīng)用礦山自動化設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)礦山工藝設(shè)備的電氣自動化控制，并實(shí)現(xiàn)對整個礦山開采的全面化監(jiān)控，客觀上保證了礦山安全及提高了開采效率。

1.2 有效預(yù)防安全事故的出現(xiàn)

礦山設(shè)備自動化可實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的連接及聯(lián)系，統(tǒng)一調(diào)控設(shè)備的各類功能及各項(xiàng)操作，達(dá)到各類技術(shù)間的高效互動。

自動化控制技術(shù)的典型特點(diǎn)便是自動化、先進(jìn)性等，具有預(yù)測與識別等功能，這就意味著一旦設(shè)備在運(yùn)行期間發(fā)生故障，能夠及時的發(fā)現(xiàn)并自動的修復(fù)，如此大大降低了安全事故的發(fā)生率。

1.3 確保礦山設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

在礦山設(shè)備中應(yīng)用自動化控制技術(shù)，可保證設(shè)備運(yùn)行更加安全和穩(wěn)定，礦山自動化設(shè)備中需要應(yīng)用到多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，于整個礦業(yè)企業(yè)來說，礦山自動化設(shè)備不僅提高了其先進(jìn)性，更重要的是確保了礦山設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對于提升相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量大有助益。

1.4 提高礦山經(jīng)濟(jì)效益

礦山控制設(shè)備的操作流程復(fù)雜，中間牽涉環(huán)節(jié)眾多，配套的技術(shù)操作也較為落后，不僅效率低、能耗高、成本大等，無法滿足礦山開采需要，經(jīng)濟(jì)效益低，也容易引發(fā)安全事故。礦山自動化設(shè)備的出現(xiàn)有效解決了上述問題，其可通過靈活組合各種模塊來制造出所需的機(jī)電控制設(shè)備，這大大提高了礦山設(shè)備的實(shí)用性與擴(kuò)展性，不僅有效提高了礦山設(shè)備的自動化水平，還大大提高了礦山經(jīng)濟(jì)效益。

2 自動化技術(shù)在礦山生產(chǎn)中的實(shí)踐應(yīng)用

自動化技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用，可幫助企業(yè)減少人力資源在設(shè)備操作上的投入，節(jié)約人力成本的同時，還可提高作業(yè)效率。

目前在以下幾個方面應(yīng)用的較為成熟。

2.1 自動化技術(shù)在提升設(shè)備中的應(yīng)用

礦井提升設(shè)備是連接礦井上下的重要通道，是礦井內(nèi)承上啟下的設(shè)備，其效能高低直接影響著員工的安全和企業(yè)的生產(chǎn)效率。提升機(jī)的自動化控制系統(tǒng)的核心為PLC控制器，由于監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，其不僅具有自我診斷功能，還能夠有效控制提升設(shè)備的工作狀態(tài)、確保安全操作，還對于保持提升機(jī)的穩(wěn)定性也大有助益，確保礦井作業(yè)的高效與安全，具有廣泛的市場應(yīng)用前景。

2.2 自動化技術(shù)在裝卸礦中的應(yīng)用

將自動化技術(shù)應(yīng)用在裝卸礦作業(yè)中，具有至少兩方面的益處：一是保障員工作業(yè)的安全；二是提升裝卸工作的工作效率和工作質(zhì)量。相比人工作業(yè)，在裝卸礦中應(yīng)用自動化技術(shù)，可有效避免由于人為因素造成的差錯，客觀上提高了裝卸礦作業(yè)的安全性。

皮帶輸送機(jī)是礦石運(yùn)輸?shù)暮诵脑O(shè)備，裝卸人員利用帶式傳送機(jī)可持續(xù)、安全、穩(wěn)定的進(jìn)行運(yùn)輸，大大提高了運(yùn)輸量。帶式傳送機(jī)的核心與提升設(shè)備自動化系統(tǒng)一致，均為PLC控制器。利用外圍設(shè)備，帶式傳送機(jī)還能夠全程控制和保護(hù)裝卸作業(yè)，有效連接企業(yè)礦井綜合自動化系統(tǒng)管理平臺，全程監(jiān)控帶式輸送機(jī)，如此一旦系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行期間發(fā)生故障便能夠第一時間發(fā)現(xiàn)、分析原因并找到解決之法，不僅大幅度降低了安全事故的發(fā)生率，還有效提升了設(shè)備性能和生產(chǎn)效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 自動化技術(shù)在檢測活動中的應(yīng)用

自動化技術(shù)在檢測活動中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面：一是井下人員精確統(tǒng)計與考勤；二是井下人員位置監(jiān)測與運(yùn)動軌跡跟蹤；三是井下機(jī)車和重要設(shè)備位置監(jiān)測與運(yùn)動軌跡跟蹤等。

它是一種動態(tài)目標(biāo)監(jiān)控定位系統(tǒng)，集合了多項(xiàng)技術(shù)，包括自動化控制、信息采集與網(wǎng)絡(luò)傳輸、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，可加?qiáng)礦山企業(yè)管理層對井下人員與車輛的安全監(jiān)測管理。可識別所有進(jìn)入礦井人員從下礦到出礦行動的全部信息，可實(shí)現(xiàn)緊急狀況的尋呼與救援報警，同時利用礦井綜合自動化系統(tǒng)管理平臺還可以實(shí)現(xiàn)礦井目標(biāo)定位安全管理信息的充分共享。

此外，自動化技術(shù)在檢測活動中的應(yīng)用還體現(xiàn)在計算礦石產(chǎn)量與記錄礦石質(zhì)量數(shù)據(jù)等方面，采用礦山產(chǎn)量自動計數(shù)器淘汰了容易出錯的人工計數(shù)的辦法來計算產(chǎn)量，不但計數(shù)準(zhǔn)確，而且可以控制罐裝不滿不計數(shù)，大大提高產(chǎn)量。對于礦井企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層來說，其還能夠?qū)崟r查詢監(jiān)測信息與歷史信息，為他們監(jiān)督指揮決策提供重要參考。

2.4 自動化技術(shù)在礦井排水中的應(yīng)用

當(dāng)前，礦井泵房的排水系統(tǒng)通常由多臺多級離心水泵組成，這些水泵功率大、電壓高、運(yùn)行工況復(fù)雜，人工無法做到實(shí)時監(jiān)控。礦井排水作業(yè)涉及環(huán)節(jié)眾多，包括水倉水位監(jiān)測、泵房內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行等多個環(huán)節(jié)，過往這些環(huán)節(jié)都需要人工參與操作，不僅操作過程繁瑣、勞動強(qiáng)度大，而且水泵運(yùn)行狀態(tài)好壞全憑工人經(jīng)驗(yàn)。自動化技術(shù)的應(yīng)用有效改變了現(xiàn)狀，礦井自動排水系統(tǒng)可以由計算機(jī)自動檢測水倉水位，并自動控制某一水泵的開停，檢測運(yùn)行參數(shù)、分析差數(shù)進(jìn)行對設(shè)備的保護(hù)。不僅可實(shí)時監(jiān)控排水泵運(yùn)行情況，更具有提高安全生產(chǎn)保障和節(jié)能減耗的優(yōu)勢。

2.5 自動化技術(shù)在無人軌道運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，結(jié)合礦業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢，無人軌道運(yùn)輸系統(tǒng)開始被提上日程，日益被重視。礦山無人軌道運(yùn)輸系統(tǒng)得益于變頻技術(shù)、微電子控制技術(shù)、井下GIS技術(shù)、井下高精度定位技術(shù)和高帶寬、高可靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及新出現(xiàn)的5G技術(shù)，并結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)優(yōu)化調(diào)度模型，井下電機(jī)車可以遙控作業(yè)及變速巡航自運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸環(huán)節(jié)現(xiàn)場無人操作生產(chǎn)，既減少了軌道運(yùn)輸環(huán)節(jié)人員數(shù)量，也提高了軌道運(yùn)輸自動化水平，大幅度提高了運(yùn)輸效率，同時確保運(yùn)輸環(huán)節(jié)安全有效。滿足礦業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢，為智慧化礦山建設(shè)奠定了重要的基礎(chǔ)。

3 礦山自動化設(shè)備智慧化升級的難點(diǎn)

關(guān)于礦山自動化設(shè)備的重要作用及自動化技術(shù)在礦山作業(yè)中的實(shí)踐應(yīng)用各界基本已達(dá)成共識，礦山自動化設(shè)備的智慧化升級必將是礦山企業(yè)的大勢所趨，然而當(dāng)前許多問題依然橫亙在礦山自動化的進(jìn)程中，礦山自動化設(shè)備智慧化升級仍有許多難題需要逐一攻克。

3.1 理論知識水平有待提高

礦山行業(yè)與其他行業(yè)相比，其工作設(shè)備和技術(shù)手段專業(yè)性較強(qiáng)，工作條件差異性較大。但在實(shí)際作業(yè)時，由于我國礦山行業(yè)關(guān)于自動化技術(shù)的理論知識水平有待提高，經(jīng)常將其他行業(yè)的自動化成果直接引用到礦山自動化生產(chǎn)當(dāng)中，導(dǎo)致應(yīng)用結(jié)果通常無法推動礦石自動化生產(chǎn)進(jìn)程，反而適得其反。

3.2 缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

我國礦山智慧化升級多數(shù)止步于理論研究階段，且對理論研究成果進(jìn)行有效實(shí)踐的較少。少數(shù)的實(shí)踐操作也出現(xiàn)各種問題，不能對出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效的、系統(tǒng)性的研究，沉重打擊了礦業(yè)人的自信心和升級的熱情，使得礦業(yè)智慧化升級進(jìn)程緩慢。

3.3 相關(guān)規(guī)范不完善

目前，國內(nèi)對智慧礦山建設(shè)還處于摸索階段，相關(guān)規(guī)范、制度還不完善。往往是設(shè)備廠家根據(jù)業(yè)主要求及礦山現(xiàn)場條件，自行生產(chǎn)各種規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，不僅使得設(shè)備的通用程度較低，還使各系統(tǒng)間難以通訊、整合。

4 結(jié)語

總之，智慧化礦山背景下礦山自動化設(shè)備研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，不僅促進(jìn)了礦山設(shè)備的更新?lián)Q代，還實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的動態(tài)實(shí)時監(jiān)控，進(jìn)一步提高了礦山生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。