煤矿采煤中自动化技术的运用价值.pdf

103 自动化控制 Automatic Control 电子技术与软件工程 Electronic Technology Software Engineering 煤矿素来有“工业粮食”的称号，我国工业的发展离不开煤矿， 它在国民经济的发展中发挥着极其重要的作用。近年来，随着科技 的快速发展，煤矿行业引入了许多自动化设备应用到采煤过程中， 这大大提高了煤矿采煤的自动化程度和生产效率，降低了工人的劳 动强度。但煤矿能源的短缺，造成市场竞争越来越激烈，面对激烈 的市场竞争，只有将高新技术利用于采煤过程中才能在提高生产效 率的同时，科学降低煤矿开采成本。本文主要分析了煤矿采煤过程 中运用自动化技术的价值，探讨了未来煤矿自动化技术的发展趋势 以及自动化技术在煤矿采煤中的应用策略。 1 煤矿自动化技术 计算机和通信技术的飞速发展，为自动化技术在煤矿中的运 用创造了基础条件，在一定程度上提高了煤矿行业的信息化和自动 化程度。目前，发达国家的煤矿自动化程度较高，矿井在生产过程 中引入了监控系统和保护系统，以防止突发事件造成人员伤亡，煤 矿采煤、掘进、采煤运输及供电、排水等辅助设施也均已实现信息 化，采煤整个生产过程都完整运用了自动化技术，这为发达国家的 煤矿机电一体化创造了发展优势。当下是信息技术持续快速发展的 时代，所以自动化技术也要符合网络化、智能化以及多功能化的要 求。我国作为一个发展中国家，近年来煤矿自动化技术的发展也有 了较大进步，但与发达国家相比煤矿自动化水平仍有待提高，对于 煤矿自动化技术应用的方法还需要不断改进和完善。部分煤矿企业 生产的小环节中已经实现了机电一体化，机电一体化的优势也在生 产过程中得到了凸显，但由于我国自动化相关技术的落后，煤矿自 动化技术和发展水平仍落后于发达国家。在目前的自动化技术运用 中，我国大多数企业的自动化设备和系统都较为简单，且均为独立 运行，自动化设施之间的网络通信和信息共享具有局限性。近年来， 国家相关部门对于煤矿行业的自动化技术相当重视，在自动化技术 和设备方面投入了大量资金，但由于缺乏完整的自动化信息系统， 导致这些资金的投入并未对煤矿自动化技术的发展起到有效的促进 作用，所以未来，煤矿自动化技术的运用方法需要建立完整统一的 系统，为自动化技术在煤矿采煤中的应用提供指导方向，这也是未 来煤矿行业自动化系统发展的趋势和方向。 2 煤矿采煤作业中自动化技术的应用价值 现代化和信息化时代的自动化技术具有明显的智能化、网络化 特征以及功能多样性。目前，我国煤矿自动化技术应用尚处于不断 发展和完善时期，逐渐由原来的过程系统控制方向转向了集成总线 系统方向 [1]。下面就煤矿采煤过程中自动化技术的应用价值进行详 细论述。 2.1 提高生产设备可靠性和生产过程安全性 煤矿行业一直以来都是高危行业，因为煤矿资源都在地下，所 以工人的一切工作任务都需要在地下完成， 地下工作环境复杂危险， 且有着很强的生产连续性，所以寻求安全性较高的生产手段一直都 煤矿采煤中自动化技术的运用价值 刘文利 （山西乡宁焦煤集团通合煤业有限公司 山西省乡宁县 042100） 是工作重点，我国政府也对煤炭作业的可靠性和安全性提出了更高 要求。 将自动化技术运用于煤矿开采中可以有效确保生产的安全性， 自动化设备内置高度集成电子元器件和专用芯片能提高设备的可靠 性，可靠性高的生产设备才能有效保证生产的安全性。另外，自动 化设备的软件系统也较为灵活，不仅可以在其中设置涵盖各种控制 程序、故障检测以及诊断程序，还能将这些程序进行组合，形成完 整的自动化控制系统，并且其控制功能、组态检测和故障保护等功 能之间联合紧密，可大大提高整个自动化系统的可靠性 [2]。 2.2 解放劳动力 计算机技术日渐成熟，所以自动化技术往往与计算机技术结合 在一起应用于煤矿采煤生产过程中，电气自动化由计算机进行核心 控制，计算机体积和功耗较小，但其存储功能和运算水平强大，适 用于工作空间小的煤矿电气自动化产品，比如科技含量较高的煤炭 机电设备。将自动化设施运用于煤矿采煤工作中，能及时对周围的 工作环境作出准确判断，方便工作人员尽早撤离，在一定程度上降 低安全风险，智能设备可以时刻处于良好的工作状态。另外，自动 化设备可以自动适应工作环境，及时、准确地利用采集到的参数信 息进行故障诊断并对诊断结果进行分析，对以后工作过程中可能出 现的故障进行预测。相比较传统的煤矿工作设备，自动化设备可以 有效减轻煤矿工人的体力劳动量 [3]。 2.3 有效节约煤矿能源 自动化设备是实现自动化技术的根本条件，是自动化技术的基 础内容，所以要实现煤矿采煤自动化技术，就要优先使用像高效电 机和高效风机这种能耗低的机电设施。另外，在实际工作过程中， 自动化设备可以根据具体的工作情况随时调整设备的运行状态，因 为自动化系统可以根据系统的实际负荷情况及时调整，能在一定程 度上优化系统运行周期和运行状态，所以能有效避免和减少不必要 的能源损耗。比如，通过自动化系统控制，可以使工作设备进行软 启动和平滑调速、恒减速制动等。这样一来设备在工作过程中，可 以有效降低电流、转矩对设备造成的冲击，减少设备出现故障的频 率，降低维修成本，使得设备能在大多数时间保持正常的运行状态。 2.4 提高煤矿采煤效率，保证采煤质量 目前，在煤矿采煤过程中，已经引入了许多智能的自动化设备， 比如可以自动运行控制采煤机的控制系统、在线监测工况的诊断系 统、诊断系统与专家诊断系统、显示系统及故障预报等，这些自动 化系统智能化程度较高，应用于煤矿采煤过程中，可有效提升煤矿 采煤的自动化水平，在有效提升生产效率的同时，保证生产的质量。 自动化设备和系统，在工作过程中，可以实现对工作过程的智能监 测，根据周围的工作环境对工作方法及时进行调节和完善，还能在 工作过程中智能监测故障 [4]。同时，随着自动化设备和技术在煤矿 采煤生产作业中的应用频率增高，系统的自动化程度也越来越高， 这在很大程度上提高了采煤质量。 摘 要本文结合现代煤矿采煤的实际情况，对自动化技术应用于煤矿中的价值以及煤矿自动化技术的未来发展趋势进行了探究。 关键词故障诊断；信息化技术；自动化技术；集成控制 104 自动化控制 Automatic Control 电子技术与软件工程 Electronic Technology Software Engineering 3 煤矿自动化技术的发展趋势 3.1 由过程控制系统转向集成总线系统 随着经济的发展和科技的进步，煤矿采煤的自动化和智能化程 度越来越高，煤矿行业的自动化技术并不能止步于单个环节的自动 化，还应实现整个工作过程及其他过程的系统自动化，为了实现全 过程自动化，针对煤矿采煤要引进先进的自动化设备，提高操作人 员的专业技术水平，这样在设备出现故障时才能及时维修，让设备 尽快投入正常作业中。煤矿行业的自动化需要建立在工作设备自动 化的基础上，只有设备自动化才能实现煤矿采煤自动化。在工作过 程中确保矿井内部的生产安全，全面应用信息化、网络化、自动化 以及数字化的煤矿采煤技术，并在本地形成可移动、能进行远程控 制工作设备的综合数字化控制管理系统。系统在运行时，使用传感 器实时采集矿井内的现场信息，系统再对采集到的信息进行加工处 理，然后发出指令实现对采矿设备的控制，并依据网络将所有的控 制系统进行连接，将各控制系统得到的信息传递到地面上的集中监 控中心，最后利用监控管理软件和监控服务器实现对矿井所有工作 的集中管理 [4]。 3.2 建设企业级的自动化集成控制中心 企业级的自动化集成控制中心作为煤矿自动化技术的发展趋 势，完全自动化的工作过程监控是煤矿自动化技术的进步方向。自 动化技术的应用和发展会在一定程度上弱化矿井级的自动化集成控 制中心，企业级的自动化集成控制中心会逐渐弱化矿井级的自动化 集成中心，这是煤矿采煤自动化技术发展的必然趋势，企业级自动 化集成控制系统中，自动化集成控制的中心并不是简单作用于某个 层面，而是将企业的管理层、安全控制层、基础设备层以及过程调 度层进行集中控制和调度，能有效提高煤矿产业的自动化程度，以 及提升生产效率，降低企业运营成本并保证采煤质量 [5]。 4 自动化技术在煤矿采煤中的具体应用策略 4.1 采煤过程中的自动化技术运用 自动化技术在煤矿采煤中具有极其重要的作用，煤矿作业中最 重要的工作内容就是采煤，在进行煤矿开采完成后才能进行后续的 运输和使用，而将自动化技术运用于采煤过程中，能在保障采煤工 作环境安全性的同时，有效提升采煤效率。使用自动化设备进行煤 矿采煤，借助程序编程对自动化设备进行远程控制，能有效提高整 个煤矿产业的自动化水平。智能设备相比较传统的煤矿采煤方式， 工作效率更高，而且自动化设备在挖煤过程中可以监测现场工作环 境，有效保障生产安全性。采煤机在工作前，只要工作人员事先设 定好工作时间和工作方式，之后不需要人为操作，采煤机就可以根 据预设的程序来独立开展工作。 4.2 挖掘矿井时的自动化技术运用 进行煤矿开采时，首先需要挖掘矿井，接下来一系列的煤矿开 采作业都需要在矿井中进行，如果矿井挖掘质量不过关，后续的煤 矿采煤的安全性也无法得到保障， 给后续一系列工作埋下安全隐患， 造成不利影响 [6]。矿井的挖掘效率关乎整个煤矿开采的效率，所以 在挖掘矿井时应积极使用自动化技术，提高挖掘速度和工作效率， 目前，自动化挖掘机已经在实际的矿井挖掘中得到了使用，自动化 挖掘机由开关箱、操作箱和照明灯以及压扣控制按钮等组成，相比 较手动操作的挖掘机，其安全性更高。同时，运用自动化系统，掘 进机液压系统会与自动化技术进行良好配合，可以在很大程度上提 升挖掘效率，节约矿井挖掘时间，为后期的其他工作提供充足的时 间。 4.3 煤矿运输过程中的自动化技术运用 传统的煤矿运输方式是利用人力进行煤矿的搬运，这种运输方 式无法为运输工人的生命安全提供保障，搬运速度也较慢，工作效 率低，自动化技术可以有效提高煤矿运输效率，节省运输成本，安 全性也较高，不易受其他因素的影响。应用自动化技术进行煤炭搬 运，可有效促进提高工作效率。 5 结束语 煤矿采煤的工作过程较为复杂，矿井挖掘、煤矿开采、煤矿运 输、排水、供电都属于采煤的工作范畴，且工作环境恶劣，地下工 作环境复杂危险，工作过程中，风险因素较多，危险性高，对于未 知的风险因素无法有效评估，也就没有相应的应对措施，这导致煤 矿挖煤常年都有人员伤亡。国民对煤矿需求的不断增加，促进了自 动化技术在煤矿挖煤中的应用，同时现代化信息网络和科技的逐渐 成熟，也为自动化水平的提高创造了有利条件，我国的自动化技术 应用水平逐渐成熟。自动化技术在煤矿挖煤中的应用，可以有效提 高生产效率并保证生产品质，提高作业生产过程的安全性，解放部 分劳动力，智能设备的投入，能有效节约能源，减少能源损耗。目 前，我国煤矿行业的自动化技术尚在不断改进和完善，由原来的过 程系统控制转向集成总线系统方向，针对煤矿挖煤既有单个环节的 自动化，又有能运用于整个煤矿挖煤过程的自动化系统，另外，包 含全矿井和企业级过程 2 个自动化集中控制中心在内的企业级、中 央级别的集成控制系统，已经成为了未来煤矿挖煤自动化技术发展 的必然趋势和方向 [7]。所以，在煤矿采煤、煤矿掘井以及煤矿运输 过程中应用自动化技术就显得尤为重要，在煤矿挖煤的各个环节引 入自动化设备，构建自动化系统，可以切实提升煤矿采煤的自动化 水平，提升生产安全性，保障采煤质量。 参考文献 [1] 吴冰丽 . 论煤矿采煤技术的发展与采煤自动化技术 [J]. 石化 技术 ,2020,27038110. [2] 王鹏 . 煤矿采煤技术的发展与采煤自动化技术 [J]. 电子技术 与软件工程 ,201913122. [3] 侯志勇 . 论煤矿采煤技术的发展与采煤自动化技术 [J]. 中国 石油和化工标准与质量 ,2019,3911195-196. [4] 单磊 . 煤矿采煤技术的发展与采煤自动化技术研究 [J]. 黑龙 江科学 ,2019,100284-85. [5] 白会琼 . 谈煤矿采煤技术的发展与自动化技术的应用 [J]. 智 能城市 ,2018,42455-56. [6] 王保纯 . 自动化技术在煤矿采煤中的应用及价值分析 [J]. 能 源与节能 ,201610134-135. [7] 刘源波 . 煤矿采煤中自动化技术的运用价值 [J]. 技术与市 场 ,2014,21116365. 作者简介 刘文利（1968-），男，山西省乡宁县人。大学本科学历，2007 年 1 月毕业于河南理工大学，职称工程师。研究方向为煤矿开采。