淺析電子技術在煤礦中的應用現狀及前景

劉 暉

（山西霍爾辛赫煤業有限責任公司，山西 長治 046600）

引言

改革開放30多年，我國的煤礦技術裝備得到了長足發展，電子技術在煤礦中的應用越來越廣泛。煤礦的機電一體化技術越來越成熟，既推動了煤礦行業的發展，也推動了機械行業的健康發展。電子技術在煤礦生產中的應用大大提高了井下生產的安全度，提高了開采效率，為綠色開采、文明開采、安全開采奠定了堅實的技術基礎。

1 電子技術在煤礦中的應用現狀

19世紀末到20世紀初，電子管的發明帶來了電子設備的變革。如今，電子技術越來越成熟和先進，被廣泛應用于各種電子產品中，推動社會各行各業的可持續發展。在煤礦生產中，礦井提升機、變頻器、傳感器、電氣傳動系統等都是電子技術的體現，這也表明電子技術在煤礦生產中有非常廣泛的應用。再比如說，機電一體化技術具有網絡化、智能化、綠色化等優點，目前在煤礦中得到充分應用，該技術室計算機、微電子、自動控制、信息技術等多技術的綜合體，是現代電子技術的重要分支。電子技術的發展和煤炭行業的發展使得電子技術在煤礦中的應用越來越徹底，帶動雙方的可持續發展。

1.1 電子技術在煤礦安全生產監測中的應用

煤礦中的安全生產監測系統是電子技術的產物，在煤礦安全管理中起到重要作用，有效減少了煤礦事故發生率，提高了安全管理水平，促進煤炭企業健康發展。安全監測系統的生產廠家在煤礦的相關安全生產標準下開發和推廣全系列安全生產監測系統，提高產品質量和服務意識，生產出來的安全生產監測系統在煤礦開采的安全管理中起到重要作用[1]。

煤礦的安全生產監測系統通常需要對礦井的風速、礦塵、一氧化碳、溫濕度、氧氣、二氧化碳等參數進行監測，設計礦井通信線路，傳遞監測信息。而礦井生產中，井下結構非常復雜，坑道空間狹窄，對通信線路的維護要求較高。一旦線路發生故障，就可能導致整個安全生產監測系統的癱瘓。利用無線傳感器網絡構建礦井環境監測系統具有這樣三個優勢：第一，傳感器節點體積小，只需部署一次無線傳感器網絡。第二，傳感器網絡節點數量多、密度大，每個節點可以監測到大量詳細的環境信息，傳遞到基站。第三，無線傳感器節點有一定的計算能力和存儲能力，可以根據環境的變化進行復雜的動態監控。無線傳感器將監測的礦井下的環境信息傳遞給基站，為企業做好礦井下的安全管理工作提供大量可靠信息，提高安全管理水平。

下頁圖1為KJ4N煤礦安全監控系統，它能滿足各種大、中、小型煤礦在安全生產、生產指揮調度、綜合信息管理、井下人員管理等的要求。該系統符合煤礦安全生產的相關技術標準和功能指標，具有一定的數據分析能力和處理能力，能在滿足煤礦安全生產的前提下滿足企業生產指揮調度的需求。

圖1 KJ4N煤礦安全監控系統示意圖

1.2 電子技術在煤礦通信網建設中的應用

現場總線CAN-bus具有通信可靠性好、數據實時傳輸快、系統設計成本不高、網絡通信距離長等優點，利用其開展的煤礦通信網建設能實時監測煤礦現場的設備運轉狀況，了解礦井生產情況，及時發現事故隱患，從而做出相對應的生產調度，避免危機的發生。在井下通信網建設中，當通訊率為5 kb/s時，現場總線CAN-bus的通信傳輸距離可達10 km，若是再安裝一個CANbridge網橋，通信距離可以延長一倍，而且還能改變通信網的拓撲結構，形成樹形拓撲結構或星形拓撲結構，解決井下結構復雜的難題。而一個中小型煤礦的井下通信距離在20 km以上，運用CAN-bus現場總線可以解決通信距離問題。

1.3 電子技術在煤礦設備中的體現

帶式輸送機、礦井提升機是煤礦中常見的機械設備，而這些設備又運用了大量的電子技術。比如說，在帶式輸送機上，使用變頻器實現帶式輸送機系統的軟啟動功能，電機與皮帶的軟啟動合二為一，隨著電機的慢速啟動，皮帶也逐漸啟動，皮帶內部的能量逐漸釋放出來。而皮帶啟動過程中產生的張力波非常小，對皮帶影響小。電子技術在帶式輸送機上的運用極大地提高了其技術水平，電子技術的發展同時帶動了大功率、長距離帶式輸送機及其配套設備的研發。

作為一個大型的典型電子技術產品——礦井提升機，充分體現了計算機技術、電力電子技術、機械技術、自動控制技術的融合。全數字化礦井提升機以完整的診斷設施、自我診斷功能、簡單快捷的通信功能、簡單的電氣結構、重復性故障尋址等功能成為煤礦提升機的首選設備[2]。

另外，在轉載機、掘進機、連采機上都可以看到電子技術的影子，感受電子技術帶來的成果。

2 電子技術在煤礦中的應用前景

電子技術在煤礦中的應用有助于提高煤礦管理水平、開采率、安全性等，創造綠色的煤礦生產環境，推動掘采一體機短壁開采技術、大采高綜采技術等的發展，滿足煤柱、不規則塊段等煤炭資源回收需要[3]，提高開采率，促進企業可持續發展。未來，電子技術在煤礦中的應用主要有三個方面：

1）利用電子技術構建安全檢測控制系統，做好瓦斯控制工作，做好礦山頂板壓力、井下煤炭運輸、有害氣體等的檢測控制工作，提高煤礦生產的安全性，充分利用現代技術成果實現煤礦生產的機電一體化，提高科技含量，創造綠色的煤礦生產環境。

2）電子技術在煤礦節能減排中的應用以及煤礦作業環節的監測。煤礦生產中的機械設備非常多，電力損耗大，煤礦行業已經成為我國第一電力損耗行業。礦井生產中的電能損耗有接近90%來自于電機，而電機是感性負載，功率因數低，負載變化大，節能空間廣。對電機中的電力電子器件進行技術改造或是更換新的電力電子器件，采用先進電子技術，提高節能效果。比如說，在煤礦風機、水泵等機械設備中，安裝變頻調速裝置，根據季節、工況、氣候變化自動調節轉速控制流量，達到節能目的。再比如說，將礦井中的普通熒光燈、白熾燈換成節能燈具，因為礦井下的照明需求大，更換節能燈具能取得良好的節能效果。運用電子技術開發新型節能光源和節能燈具實現煤礦的綠色照明，促進企業可持續發展。節能以及煤礦作業環節的監測是電子技術在煤礦中應用的重要方向之一[4]。

3）運用電子技術實現煤礦生產信息的聯網，將煤礦企業的各個部門有機聯系起來，整體部署煤礦生產計劃，及時獲取相關信息，提高管理水平，提高生產效率，促進企業可持續發展。

3 結語

電子技術在煤礦中的應用有助于加快實現煤礦的現代化、信息化，不僅能提高生產效率，還能降低生產成本，減少安全生產事故，達到提高經濟效益和社會效益的目的。運用電子技術實現科學的高科技安全生產和管理，促進企業健康發展。利用電子技術提高煤礦企業的現代化水平，提高機械設備以及管理的科技含量，實現信息化管理，實現煤礦企業、電子技術、機械制造行業等的共同發展。本文簡單介紹了電子技術在煤礦通信網建設、安全生產監測系統、機械設備中的應用，分析了電子技術在煤礦中應用的三個主要方向，具有一定的參考價值。

[1]岳曉紅.淺談機電一體化技術及其在煤礦中的應用[J].中國電子商務,2011(5):92.

[2]蔡善海.試論煤礦機電一體化技術[J].科技信息,2008(28):151.

[3]王金華.中國煤礦現代化開采技術裝備現狀及其展望[A].中國國際煤炭發展高層論壇論文集,2010.

[4]任光鑫.淺析煤礦綠色開采的技術應用[J].中華民居,2011(10):563-564.