自動(dòng)化技術(shù)在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用研究

婁立偉 楊世昌

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，其中自動(dòng)化技術(shù)就被廣泛應(yīng)用到煤礦開(kāi)采過(guò)程中，其不僅僅實(shí)現(xiàn)了提升煤礦生產(chǎn)效率，也提升了煤礦生產(chǎn)的安全性。本文在探討煤礦開(kāi)采應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)必要性的基礎(chǔ)上，從實(shí)際出發(fā)論述了在開(kāi)采過(guò)程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;煤礦開(kāi)采;應(yīng)用

引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。在煤礦開(kāi)采中，自動(dòng)化設(shè)備同樣發(fā)揮了重要的作用，自動(dòng)化取代人工作業(yè)，能夠大幅降低對(duì)人身安全的威脅;同時(shí)自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用也讓作業(yè)效率大幅提升。當(dāng)前，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在煤礦開(kāi)采中的眾多作業(yè)環(huán)節(jié)有深入應(yīng)用，為煤礦企業(yè)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。

一、煤礦采煤應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的必要性

自動(dòng)化技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，結(jié)合了兩者的工作優(yōu)勢(shì)，并且在功能上具備多樣化的特點(diǎn)，隨著我國(guó)煤礦行業(yè)發(fā)展的程度迅速提升，原本控制系統(tǒng)的工作能力已經(jīng)不能滿足當(dāng)下工作的實(shí)際需求，也就使得控制系統(tǒng)朝著集成化、自動(dòng)化的方向不斷進(jìn)行著發(fā)展。不僅僅在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的高效控制與生產(chǎn)，還可以在整體過(guò)程的監(jiān)管方面起到良好的作用。煤炭資源儲(chǔ)存在地下，在其開(kāi)采的過(guò)程中本身具有著一定的危險(xiǎn)性，并且地下作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜程度高，就使得在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)于煤炭行業(yè)提出了更高的工作的要求，尤其是在安全生產(chǎn)方面。應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于煤炭生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行高效的監(jiān)管與控制的工作，可以使得煤礦系統(tǒng)的安全運(yùn)行程度大大提升，保證采煤的安全性與效率。

二、自動(dòng)化技術(shù)在煤礦開(kāi)采中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

1.提高煤礦開(kāi)采安全性

拿過(guò)去的煤礦生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化水平不高，許多危險(xiǎn)的勘探和開(kāi)采作業(yè)不得不人為操作，大大增加了煤礦開(kāi)采的風(fēng)險(xiǎn)，這就不可避免地導(dǎo)致了許多煤礦安全事故頻發(fā)，造成災(zāi)難。隨著自動(dòng)化水平不斷提高，采礦過(guò)程逐步得到補(bǔ)充，采礦生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備迅速升級(jí)，采礦和采礦新技術(shù)不斷擴(kuò)大和應(yīng)用，在一些煤礦中能耗低，安全可靠。我們已經(jīng)開(kāi)始對(duì)底層安全系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)化和適應(yīng)措施。由于自動(dòng)化系統(tǒng)合理，設(shè)備齊全，風(fēng)量滿足，穩(wěn)定性高，為高產(chǎn)、高效以及安全生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的支持。

2.提高效率，減少投入

采煤量一般很大，但當(dāng)人工完成如此大量的人工時(shí)，工作時(shí)間和人力成本都會(huì)增加，隨著煤層的加深，開(kāi)采難度增加，人工開(kāi)采效率逐漸降低。與人工開(kāi)采相比，采用自動(dòng)化機(jī)械開(kāi)采煤炭，不僅準(zhǔn)確測(cè)量和開(kāi)采煤炭，而且顯著降低了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.資源充分利用

眾所周知，我國(guó)土地資源豐富、煤礦資源豐富，在許多地區(qū)都有良好的煤層。但由于基礎(chǔ)設(shè)施缺失、開(kāi)采技術(shù)不完善、機(jī)器自動(dòng)化效率低等原因?qū)е码y以開(kāi)采幾條薄煤層。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用有效地解決了這一問(wèn)題，很大程度上提高了我國(guó)煤炭資源的利用率。

三、自動(dòng)化技術(shù)在煤礦開(kāi)采中的具體應(yīng)用

1.皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)

煤礦生產(chǎn)體系中的皮帶運(yùn)輸機(jī)，在很大程度上決定了工作面出煤量，所以也是重要的管理對(duì)象。在過(guò)去的工作環(huán)境中，需要指定專人來(lái)管理和監(jiān)控皮帶運(yùn)輸機(jī)，以確保其處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。但是這種人工管理，往往都是故障已經(jīng)發(fā)生才能被發(fā)現(xiàn)，既無(wú)法做到防患于未然，也不能迅速判斷故障原因，所以依然浪費(fèi)了大量的時(shí)間，影響了煤礦的生產(chǎn)效率。在皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)中，應(yīng)用PLC控制技術(shù)，能夠非常有效的改善上述狀況。首先，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了皮帶運(yùn)輸機(jī)的在線檢測(cè)和遠(yuǎn)程控制，這樣在其運(yùn)行過(guò)程中不但不需要有人值守，而且當(dāng)出現(xiàn)皮帶跑偏、打滑等故障隱患時(shí)，系統(tǒng)就能夠發(fā)出報(bào)警并提示故障，技術(shù)人員盡快針對(duì)故障實(shí)施維護(hù)。另外，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還可以基于皮帶機(jī)的承重力，調(diào)整電機(jī)功率，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

2.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(cè)煤礦井下的一些數(shù)據(jù)，將這些現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與規(guī)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)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(kāi)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(hào)殺手，監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛仁敲旱V安全工作的重中之重。在過(guò)去，安全員需要拿著瓦斯探頭去現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)量瓦斯?jié)舛龋⒂涗浵聛?lái)，通常安全員要走完礦井的大部分巷道，工作時(shí)間非常長(zhǎng)，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(guò)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(wú)線通信技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下瓦斯?jié)舛鹊娜旌蜃詣?dòng)監(jiān)測(cè);與此同時(shí)，通過(guò)一些數(shù)據(jù)處理算法可以對(duì)瓦斯異常進(jìn)行判斷，若井下瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)，會(huì)通過(guò)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(guò)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井運(yùn)行情況的在線監(jiān)測(cè)，極大地提高了煤礦生產(chǎn)安全管理的效率。

3.采煤挖掘

許多自動(dòng)化技術(shù)，如挖掘機(jī)自動(dòng)照明系統(tǒng)、機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和控制箱等，用于煤礦機(jī)械操作。通過(guò)提高和提高生產(chǎn)速度，可以有效地降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低開(kāi)采成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，改善礦山的勞動(dòng)條件。挖掘是煤礦開(kāi)采的開(kāi)始，挖掘的開(kāi)展直接影響著隨后整個(gè)采礦活動(dòng)的進(jìn)行。開(kāi)挖速度決定了后續(xù)作業(yè)的效率，采用挖掘機(jī)械自動(dòng)化是保證開(kāi)挖工作高效進(jìn)行的重要前提，只有有效地做好其他后續(xù)作業(yè)才能有強(qiáng)有力的保證。所以隧道的自動(dòng)化挖掘工作對(duì)于整個(gè)采礦過(guò)程具有重要的價(jià)值。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于挖掘過(guò)程中首先使用的就是這種裝備有安全開(kāi)關(guān)的井筒，配合井下照明設(shè)備液壓控制系統(tǒng)，有效地實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作的自動(dòng)化，為后續(xù)的掘進(jìn)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

采煤是煤礦生產(chǎn)的一項(xiàng)主要工作，在傳統(tǒng)的采煤過(guò)程中，工作人員必須隨時(shí)到井下修理機(jī)器，以達(dá)到提高采煤效率的目的，對(duì)人力需求也很大，實(shí)現(xiàn)采煤自動(dòng)化后，可以最大限度地提高采煤效率，降低井下作業(yè)的人工勞動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)前最常用的采煤機(jī)就是采用自動(dòng)化程度高、能按預(yù)定路徑挖掘等特點(diǎn)的技術(shù)方法，在遇到采煤機(jī)難以處理的煤層時(shí)，也可采用人工掘進(jìn)。因而在各種采煤地點(diǎn)遙電動(dòng)采煤機(jī)的出現(xiàn)，為復(fù)雜煤層的環(huán)境開(kāi)采指明了新的出路，減少了人工維護(hù)和開(kāi)采帶來(lái)的危險(xiǎn)。

4.在礦井運(yùn)輸中的應(yīng)用

在煤礦綜采自動(dòng)化采煤技術(shù)中輸送機(jī)是非常重要的運(yùn)行設(shè)備，起到重要的運(yùn)輸作用。因此在實(shí)際開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中需要對(duì)輸送機(jī)的負(fù)載進(jìn)行有效的控制，全面監(jiān)控負(fù)載機(jī)的運(yùn)作狀態(tài)，并且及時(shí)對(duì)負(fù)載機(jī)的參數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和管理。但是在進(jìn)行傳輸機(jī)調(diào)整的過(guò)程當(dāng)中，一定要基于工作電流的大小以及刮板鏈條實(shí)際受力情況進(jìn)行參數(shù)更改，從而有效避免在調(diào)整過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生生產(chǎn)誤差。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，隨著科技的不斷發(fā)展，煤礦開(kāi)采中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)基本已經(jīng)成為常態(tài)，這不僅大幅提升了煤礦開(kāi)采的效率，更讓煤礦的安全性得到保障。未來(lái)自動(dòng)化在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用必將更加廣泛和深入，充分發(fā)揮其無(wú)人化、高效化的優(yōu)勢(shì)，為推動(dòng)煤礦的生產(chǎn)一體化管理發(fā)揮重要作用。更重要的是，隨著智能化技術(shù)的不斷成熟，將使自動(dòng)化逐漸向智能化方向發(fā)展，這對(duì)于煤礦行業(yè)的發(fā)展將是極大的動(dòng)力。

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