电气自动化技术在现代化矿井中的应用.pdf

第41卷第6期 2018年 6 月 煤 炭 与 化 工 Coal and Chemical Industry Vol.41 No.6 Jun. 2018 机 电 与 自 动 化 电气自动化技术在现代化矿井中的应用 彭 琳 山西大同煤矿集团马道头煤业公司，山 西 大 同037100 摘要 现代化矿丼要求煤炭生产系统具有连续性、长时性和适应恶劣环境的能力，对电气 工程及其自动化技术提出了更高的要求。此次详细叙述了电器自动化技术在当前现代化矿井 采煤系统、运输系统和通风系统中的应用现状。 关键词矿丼；电气自动化；PLC技术；现代化 中图分类号TD67 文献标识码 B 文章编号2095-5979 2018 06-0096-02 Application of electrical automation technology in modern coal mine Peng Lin Madaotou Mine, Shanxi Datong M ining Groupt Datong 037100, China Abstract The modern mine requires the coal production system to possess continuity, long time and the ability to adapt to bad environment. The application of electric automation technology in modem coal mining system, transportation system and ventilation system was described in detail. Key words mine; electrical automation; PLC technology; modernization 据统计，我国原煤产量已经由2000年 的 13.8 亿 t 增加至2016年的33.6亿 t。当前，我国正处于 经济高速发展的攻坚阶段，煤炭是国民经济和社会 发展的主要能源保障。虽然近年来受经济增速减缓 的影响，煤炭产量稍有下降，其在我国能源消费结 构中所占的比例亦由2009年 的 70减 小 至 2016 年 的 63.64，但国家经济和社会发展对煤炭依赖 性依然很大，煤炭在我国经济结构中的重要作用决 定了煤炭的主体地位长期不会改变[ 1 _\ 近年来，随着煤炭回采工艺不断完善及回采设 备大型化、自动化程度提高，投资少、人员少、规 模大、技术优、面积小、效率优的现代化矿井成为 我国未来煤矿开采的主要发展模式，并已经在我国 神东、榆林、大同、潞安等矿区大范围涌现 电气自动化技术的应用对于实现煤矿生产的自 动化、智能化、无人化，进而提高矿井生产效率、 扩大矿井生产规模、提升矿井生产力、改善矿井安 全生产条件贿重要意义[ 5 _本文首先分析现代化 矿井生产特殊的地质工程应用环境，进而综述电气 自动化技术在煤矿开采、运输、通风系统中的应用 现状和发展趋势。 1现代化矿井对电气自动化技术的新要求 电气工程及其自动化是上世纪70、80年代逐 渐兴起的一门技术学科，进 入 21世纪后迅速发展 并趋于成熟，现已经和人们的生活及当前国民经济 发展息息相关。电子自动化主要通过对仪表的精密 控制，为生产提供丰富的控制服务，达到提高设备 运行经济性和劳动生产效率，改善工作条件和可靠 性的目标 在煤矿生产实际中，电气自动化控制技术主要 涉及硬件和软件两个组成部分，通过将电子自动化 责任编辑 任 伟 DOI 10.19286/ki.cci. 2〇 18.06.〇 29 作者简介彭 琳 （ 1990） ，女，内蒙古赤峰人，助理工程师。 引用格式彭琳■电气自动化技术在现代化矿井中的应用[J] 煤炭与化工，2018, 41 6 96-97, 101. 96 彭 琳 电气自动化技术在现代化矿井中的应用2018年 第 6 期 引用至煤矿井下生产系统中，实现在矿井生产系统 和设备的远程监控，提高生产的可靠性和高效率， 实现煤矿企业最大经济效益。然而，由于煤矿行业 特别是现代化煤矿自身的特殊性，对电气自动化技 术亦有着特殊的要求，主要包括几个方面降1 1 ] 1 生产系统的连续性。煤矿资源位于地表 以下的复杂岩体中，它的勘探、开采和运输是一个 庞大而复杂的工程，在这个工程中的各个环节的连 续性离不开各类电气设备（ 采煤机、液压支架、 转载机、胶带运输机等）的有效合作，该生产的 连续性在很大程度上依赖于电气自动化技术的精准 调节。 2 生产设备工作的长时性。煤矿生产最常 用的作业方式为“ 三八制”或 “ 四六制” ，使得工 作 面 设 备 （ 采煤机、输送机）开机率达到90 95甚至更高，而作为井下通风主要设备（ 通风 机 ）则要保证24 h 不间断的正常运转，因此，为 保证矿井正常生产，就要最大限度地限制设备的故 障率，这就需要对设备运行状况进行实时监控，掌 握设备准确工作状况，这亦对电气自动化技术提出 了较高要求。 3 井下环境复杂。不同于地表生产系统作 业环境，煤矿生产系统位于地表以下岩体环境中， 甚至位于埋深近1 000 m 的地层内，一般来说井底 环境具有潮湿、灰暗、高温、高压等特征，有时还 面临人为管理不当等问题，这些特征就对煤矿电气 自动化技术的可靠性提出了较高的要求。 2电气自动化技术应用现状 2 . 1 工作面生产系统中的应用 工作面是煤矿生产最前沿的工作环节，也是最 复杂的工作环节，其设备数量多，设备之间互相制 约、相互协调，任何单一设备都无法脱离其他设备 而单独完成任务[ 1 2 ] 〇由于现代化矿井对单个工作面 煤炭产量具有较高的要求，因此这些工作面多具有 采场尺寸大、工作面推进速度快、回采效率高的特 点以保证煤炭产量的稳定。一个标准的综采工作面 一般由200 300台设备构成，核心设备有采煤机、 刮板输送机、液压支架、转载机、破碎机和带式输 送机，仅液压支架就多达100 250架 。当前大型 工作面较为常用的采煤机为郑州煤机厂产的四柱式 掩护支架，其总功率达到1000 kN，更有甚者超过 1 500 kw，这些采煤机具有工作效率高、对恶劣环 境适应能力强的特点，可保证采煤工作面的正常运 转。工作面采场维护离不开液压支护的支撑，当前 在厚及特厚煤层开采中，液压支架也在往重型方向 发展，当前液压支架的支撑能力达到10 000 t，有 的特厚煤层开采甚至达到15 000 t，这些重型液压 支架的使用可以保证大型工作面开采中顶板稳定， 为煤炭产出提供稳定环境。 2 . 2 在运输系统中的应用 矿井运输是煤矿企业必不可少的重要生产环 节 ，是煤矿生产的大动脉，在煤矿生产中每一环节 都离不开运输系统。由于现代矿山对煤炭产量的高 需求，大量的煤炭需要从工作面输送到地表，对运 输系统提出了较高的要求。随着计算机技术和电气 自动化技术的发展，PLC技术和DCS结构被应用 到煤矿运输系统中，当前现代化运输系统采用多种 电气自动化技术如柔性定点弯曲技术、胶轮油气悬 挂行走装置、变频电动滚筒多点驱动技术，左右移 动调偏功能。 2 . 3 在通风系统中的应用 通风机在矿井生产中发挥着重要作用，如果矿 井主通风机发生故障无法正常运行，将会导致矿井 通风系统的瘫痪，进而严重影响井下作业人员的安 全 。因此，当风机出现故障时，必 须 在 10 min内 切换到备用风机，不然视为重大事故，井下必须停 止作业。在当前现代化矿井通风系统中，多选用 PLC作为下位机，实 现 PLC远程控制程序，基本 实现了现代水平的数字化控制，解决了主通风机系 统从前的切换操作复杂、无法自动切换、无法自动 调节风量等问题[1W4]。 3结 论 1 现代化煤矿特殊性对电气自动化技术提 出了新的技术要求生产系统的连续性、生产设备 工作的长时性、生产系统可靠性。 2 电气自动化技术在煤矿生产系统、运输 系统、通风系统中广泛使用，提出了其在连续性、 长时性、可靠性等方面的不足。 参考文献 [1 ] 钱鸣高，缪协兴，许家林，等.论科学采矿[J ].采矿与安全 工程学报，2008, 25 1 1- 10. 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