煤礦采煤中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值

劉文利

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)通合煤業(yè)有限公司 山西省鄉(xiāng)寧縣 042100）

煤礦素來(lái)有“工業(yè)糧食”的稱(chēng)號(hào)，我國(guó)工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)煤礦，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。近年來(lái)，隨著科技的快速發(fā)展，煤礦行業(yè)引入了許多自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用到采煤過(guò)程中，這大大提高了煤礦采煤的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。但煤礦能源的短缺，造成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，只有將高新技術(shù)利用于采煤過(guò)程中才能在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，科學(xué)降低煤礦開(kāi)采成本。本文主要分析了煤礦采煤過(guò)程中運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)的價(jià)值，探討了未來(lái)煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及自動(dòng)化技術(shù)在煤礦采煤中的應(yīng)用策略。

1 煤礦自動(dòng)化技術(shù)

計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，為自動(dòng)化技術(shù)在煤礦中的運(yùn)用創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件，在一定程度上提高了煤礦行業(yè)的信息化和自動(dòng)化程度。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的煤礦自動(dòng)化程度較高，礦井在生產(chǎn)過(guò)程中引入了監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，以防止突發(fā)事件造成人員傷亡，煤礦采煤、掘進(jìn)、采煤運(yùn)輸及供電、排水等輔助設(shè)施也均已實(shí)現(xiàn)信息化，采煤整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都完整運(yùn)用了自動(dòng)化技術(shù)，這為發(fā)達(dá)國(guó)家的煤礦機(jī)電一體化創(chuàng)造了發(fā)展優(yōu)勢(shì)。當(dāng)下是信息技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展的時(shí)代，所以自動(dòng)化技術(shù)也要符合網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及多功能化的要求。我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，近年來(lái)煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也有了較大進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比煤礦自動(dòng)化水平仍有待提高，對(duì)于煤礦自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的方法還需要不斷改進(jìn)和完善。部分煤礦企業(yè)生產(chǎn)的小環(huán)節(jié)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)也在生產(chǎn)過(guò)程中得到了凸顯，但由于我國(guó)自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)的落后，煤礦自動(dòng)化技術(shù)和發(fā)展水平仍落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。在目前的自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用中，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)的自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)都較為簡(jiǎn)單，且均為獨(dú)立運(yùn)行，自動(dòng)化設(shè)施之間的網(wǎng)絡(luò)通信和信息共享具有局限性。近年來(lái)，國(guó)家相關(guān)部門(mén)對(duì)于煤礦行業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)相當(dāng)重視，在自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備方面投入了大量資金，但由于缺乏完整的自動(dòng)化信息系統(tǒng)，導(dǎo)致這些資金的投入并未對(duì)煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展起到有效的促進(jìn)作用，所以未來(lái)，煤礦自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用方法需要建立完整統(tǒng)一的系統(tǒng)，為自動(dòng)化技術(shù)在煤礦采煤中的應(yīng)用提供指導(dǎo)方向，這也是未來(lái)煤礦行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)和方向。

2 煤礦采煤作業(yè)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

現(xiàn)代化和信息化時(shí)代的自動(dòng)化技術(shù)具有明顯的智能化、網(wǎng)絡(luò)化特征以及功能多樣性。目前，我國(guó)煤礦自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用尚處于不斷發(fā)展和完善時(shí)期，逐漸由原來(lái)的過(guò)程系統(tǒng)控制方向轉(zhuǎn)向了集成總線系統(tǒng)方向[1]。下面就煤礦采煤過(guò)程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行詳細(xì)論述。

2.1 提高生產(chǎn)設(shè)備可靠性和生產(chǎn)過(guò)程安全性

煤礦行業(yè)一直以來(lái)都是高危行業(yè)，因?yàn)槊旱V資源都在地下，所以工人的一切工作任務(wù)都需要在地下完成，地下工作環(huán)境復(fù)雜危險(xiǎn)，且有著很強(qiáng)的生產(chǎn)連續(xù)性，所以尋求安全性較高的生產(chǎn)手段一直都是工作重點(diǎn)，我國(guó)政府也對(duì)煤炭作業(yè)的可靠性和安全性提出了更高要求。將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用于煤礦開(kāi)采中可以有效確保生產(chǎn)的安全性，自動(dòng)化設(shè)備內(nèi)置高度集成電子元器件和專(zhuān)用芯片能提高設(shè)備的可靠性，可靠性高的生產(chǎn)設(shè)備才能有效保證生產(chǎn)的安全性。另外，自動(dòng)化設(shè)備的軟件系統(tǒng)也較為靈活，不僅可以在其中設(shè)置涵蓋各種控制程序、故障檢測(cè)以及診斷程序，還能將這些程序進(jìn)行組合，形成完整的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并且其控制功能、組態(tài)檢測(cè)和故障保護(hù)等功能之間聯(lián)合緊密，可大大提高整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性[2]。

2.2 解放勞動(dòng)力

計(jì)算機(jī)技術(shù)日漸成熟，所以自動(dòng)化技術(shù)往往與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起應(yīng)用于煤礦采煤生產(chǎn)過(guò)程中，電氣自動(dòng)化由計(jì)算機(jī)進(jìn)行核心控制，計(jì)算機(jī)體積和功耗較小，但其存儲(chǔ)功能和運(yùn)算水平強(qiáng)大，適用于工作空間小的煤礦電氣自動(dòng)化產(chǎn)品，比如科技含量較高的煤炭機(jī)電設(shè)備。將自動(dòng)化設(shè)施運(yùn)用于煤礦采煤工作中，能及時(shí)對(duì)周?chē)墓ぷ鳝h(huán)境作出準(zhǔn)確判斷，方便工作人員盡早撤離，在一定程度上降低安全風(fēng)險(xiǎn)，智能設(shè)備可以時(shí)刻處于良好的工作狀態(tài)。另外，自動(dòng)化設(shè)備可以自動(dòng)適應(yīng)工作環(huán)境，及時(shí)、準(zhǔn)確地利用采集到的參數(shù)信息進(jìn)行故障診斷并對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)以后工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。相比較傳統(tǒng)的煤礦工作設(shè)備，自動(dòng)化設(shè)備可以有效減輕煤礦工人的體力勞動(dòng)量[3]。

2.3 有效節(jié)約煤礦能源

自動(dòng)化設(shè)備是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的根本條件，是自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容，所以要實(shí)現(xiàn)煤礦采煤自動(dòng)化技術(shù)，就要優(yōu)先使用像高效電機(jī)和高效風(fēng)機(jī)這種能耗低的機(jī)電設(shè)施。另外，在實(shí)際工作過(guò)程中，自動(dòng)化設(shè)備可以根據(jù)具體的工作情況隨時(shí)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，因?yàn)樽詣?dòng)化系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷情況及時(shí)調(diào)整，能在一定程度上優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行周期和運(yùn)行狀態(tài)，所以能有效避免和減少不必要的能源損耗。比如，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)控制，可以使工作設(shè)備進(jìn)行軟啟動(dòng)和平滑調(diào)速、恒減速制動(dòng)等。這樣一來(lái)設(shè)備在工作過(guò)程中，可以有效降低電流、轉(zhuǎn)矩對(duì)設(shè)備造成的沖擊，減少設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率，降低維修成本，使得設(shè)備能在大多數(shù)時(shí)間保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。

2.4 提高煤礦采煤效率，保證采煤質(zhì)量

目前，在煤礦采煤過(guò)程中，已經(jīng)引入了許多智能的自動(dòng)化設(shè)備，比如可以自動(dòng)運(yùn)行控制采煤機(jī)的控制系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)工況的診斷系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)與專(zhuān)家診斷系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)及故障預(yù)報(bào)等，這些自動(dòng)化系統(tǒng)智能化程度較高，應(yīng)用于煤礦采煤過(guò)程中，可有效提升煤礦采煤的自動(dòng)化水平，在有效提升生產(chǎn)效率的同時(shí)，保證生產(chǎn)的質(zhì)量。自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)，在工作過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)，根據(jù)周?chē)墓ぷ鳝h(huán)境對(duì)工作方法及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)和完善，還能在工作過(guò)程中智能監(jiān)測(cè)故障[4]。同時(shí)，隨著自動(dòng)化設(shè)備和技術(shù)在煤礦采煤生產(chǎn)作業(yè)中的應(yīng)用頻率增高，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，這在很大程度上提高了采煤質(zhì)量。

3 煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 由過(guò)程控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向集成總線系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，煤礦采煤的自動(dòng)化和智能化程度越來(lái)越高，煤礦行業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)并不能止步于單個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作過(guò)程及其他過(guò)程的系統(tǒng)自動(dòng)化，為了實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化，針對(duì)煤礦采煤要引進(jìn)先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備，提高操作人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，這樣在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)才能及時(shí)維修，讓設(shè)備盡快投入正常作業(yè)中。煤礦行業(yè)的自動(dòng)化需要建立在工作設(shè)備自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，只有設(shè)備自動(dòng)化才能實(shí)現(xiàn)煤礦采煤自動(dòng)化。在工作過(guò)程中確保礦井內(nèi)部的生產(chǎn)安全，全面應(yīng)用信息化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化以及數(shù)字化的煤礦采煤技術(shù)，并在本地形成可移動(dòng)、能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制工作設(shè)備的綜合數(shù)字化控制管理系統(tǒng)。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，使用傳感器實(shí)時(shí)采集礦井內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)信息，系統(tǒng)再對(duì)采集到的信息進(jìn)行加工處理，然后發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦設(shè)備的控制，并依據(jù)網(wǎng)絡(luò)將所有的控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，將各控制系統(tǒng)得到的信息傳遞到地面上的集中監(jiān)控中心，最后利用監(jiān)控管理軟件和監(jiān)控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井所有工作的集中管理[4]。

3.2 建設(shè)企業(yè)級(jí)的自動(dòng)化集成控制中心

企業(yè)級(jí)的自動(dòng)化集成控制中心作為煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，完全自動(dòng)化的工作過(guò)程監(jiān)控是煤礦自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步方向。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展會(huì)在一定程度上弱化礦井級(jí)的自動(dòng)化集成控制中心，企業(yè)級(jí)的自動(dòng)化集成控制中心會(huì)逐漸弱化礦井級(jí)的自動(dòng)化集成中心，這是煤礦采煤自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，企業(yè)級(jí)自動(dòng)化集成控制系統(tǒng)中，自動(dòng)化集成控制的中心并不是簡(jiǎn)單作用于某個(gè)層面，而是將企業(yè)的管理層、安全控制層、基礎(chǔ)設(shè)備層以及過(guò)程調(diào)度層進(jìn)行集中控制和調(diào)度，能有效提高煤礦產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化程度，以及提升生產(chǎn)效率，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本并保證采煤質(zhì)量[5]。

4 自動(dòng)化技術(shù)在煤礦采煤中的具體應(yīng)用策略

4.1 采煤過(guò)程中的自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用

自動(dòng)化技術(shù)在煤礦采煤中具有極其重要的作用，煤礦作業(yè)中最重要的工作內(nèi)容就是采煤，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采完成后才能進(jìn)行后續(xù)的運(yùn)輸和使用，而將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用于采煤過(guò)程中，能在保障采煤工作環(huán)境安全性的同時(shí)，有效提升采煤效率。使用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行煤礦采煤，借助程序編程對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，能有效提高整個(gè)煤礦產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化水平。智能設(shè)備相比較傳統(tǒng)的煤礦采煤方式，工作效率更高，而且自動(dòng)化設(shè)備在挖煤過(guò)程中可以監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，有效保障生產(chǎn)安全性。采煤機(jī)在工作前，只要工作人員事先設(shè)定好工作時(shí)間和工作方式，之后不需要人為操作，采煤機(jī)就可以根據(jù)預(yù)設(shè)的程序來(lái)獨(dú)立開(kāi)展工作。

4.2 挖掘礦井時(shí)的自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用

進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，首先需要挖掘礦井，接下來(lái)一系列的煤礦開(kāi)采作業(yè)都需要在礦井中進(jìn)行，如果礦井挖掘質(zhì)量不過(guò)關(guān)，后續(xù)的煤礦采煤的安全性也無(wú)法得到保障，給后續(xù)一系列工作埋下安全隱患，造成不利影響[6]。礦井的挖掘效率關(guān)乎整個(gè)煤礦開(kāi)采的效率，所以在挖掘礦井時(shí)應(yīng)積極使用自動(dòng)化技術(shù)，提高挖掘速度和工作效率，目前，自動(dòng)化挖掘機(jī)已經(jīng)在實(shí)際的礦井挖掘中得到了使用，自動(dòng)化挖掘機(jī)由開(kāi)關(guān)箱、操作箱和照明燈以及壓扣控制按鈕等組成，相比較手動(dòng)操作的挖掘機(jī)，其安全性更高。同時(shí)，運(yùn)用自動(dòng)化系統(tǒng)，掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)會(huì)與自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行良好配合，可以在很大程度上提升挖掘效率，節(jié)約礦井挖掘時(shí)間，為后期的其他工作提供充足的時(shí)間。

4.3 煤礦運(yùn)輸過(guò)程中的自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用

傳統(tǒng)的煤礦運(yùn)輸方式是利用人力進(jìn)行煤礦的搬運(yùn)，這種運(yùn)輸方式無(wú)法為運(yùn)輸工人的生命安全提供保障，搬運(yùn)速度也較慢，工作效率低，自動(dòng)化技術(shù)可以有效提高煤礦運(yùn)輸效率，節(jié)省運(yùn)輸成本，安全性也較高，不易受其他因素的影響。應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行煤炭搬運(yùn)，可有效促進(jìn)提高工作效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

煤礦采煤的工作過(guò)程較為復(fù)雜，礦井挖掘、煤礦開(kāi)采、煤礦運(yùn)輸、排水、供電都屬于采煤的工作范疇，且工作環(huán)境惡劣，地下工作環(huán)境復(fù)雜危險(xiǎn)，工作過(guò)程中，風(fēng)險(xiǎn)因素較多，危險(xiǎn)性高，對(duì)于未知的風(fēng)險(xiǎn)因素?zé)o法有效評(píng)估，也就沒(méi)有相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，這導(dǎo)致煤礦挖煤常年都有人員傷亡。國(guó)民對(duì)煤礦需求的不斷增加，促進(jìn)了自動(dòng)化技術(shù)在煤礦挖煤中的應(yīng)用，同時(shí)現(xiàn)代化信息網(wǎng)絡(luò)和科技的逐漸成熟，也為自動(dòng)化水平的提高創(chuàng)造了有利條件，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平逐漸成熟。自動(dòng)化技術(shù)在煤礦挖煤中的應(yīng)用，可以有效提高生產(chǎn)效率并保證生產(chǎn)品質(zhì)，提高作業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的安全性，解放部分勞動(dòng)力，智能設(shè)備的投入，能有效節(jié)約能源，減少能源損耗。目前，我國(guó)煤礦行業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)尚在不斷改進(jìn)和完善，由原來(lái)的過(guò)程系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)向集成總線系統(tǒng)方向，針對(duì)煤礦挖煤既有單個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，又有能運(yùn)用于整個(gè)煤礦挖煤過(guò)程的自動(dòng)化系統(tǒng)，另外，包含全礦井和企業(yè)級(jí)過(guò)程2 個(gè)自動(dòng)化集中控制中心在內(nèi)的企業(yè)級(jí)、中央級(jí)別的集成控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為了未來(lái)煤礦挖煤自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)和方向[7]。所以，在煤礦采煤、煤礦掘井以及煤礦運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)就顯得尤為重要，在煤礦挖煤的各個(gè)環(huán)節(jié)引入自動(dòng)化設(shè)備，構(gòu)建自動(dòng)化系統(tǒng)，可以切實(shí)提升煤礦采煤的自動(dòng)化水平，提升生產(chǎn)安全性，保障采煤質(zhì)量。