自動化技術在煤礦安全生產中的作用

王　巖

(永煤集團公司城郊煤礦)

?

自動化技術在煤礦安全生產中的作用

王巖

(永煤集團公司城郊煤礦)

摘要煤礦生產過程受到多種自然災害的影響，存在大量的不安全因素，稍有疏忽，便可能引發嚴重的安全事故。煤礦井下作業地點生產環境非常惡劣，存在各種安全隱患，嚴重影響了煤礦的安全生產。為此，分別從煤礦防治沖擊地壓、火災預警、粉塵治理等方面詳細分析了自動化技術在煤礦安全生產中的作用，認為加強安全經費投入、研發煤礦安全自動化監測系統(設備)以及提高員工安全意識有助于提高煤礦安全生產水平。

關鍵詞自動化技術煤礦安全生產沖擊地壓火災預警粉塵安全意識

現階段，隨著煤礦數字化、信息化水平的逐步提高，井下生產的安全性盡管得到了一定程度的提高，但煤礦安全生產所面臨的形勢依然嚴峻。以鄭州大平煤礦“10·20”事故為例[1-3]，該事故是由于井下巷道局部通風不暢，導致煤與瓦斯突出之后瓦斯逆流，進而導致西大巷瓦斯氣體濃度上升，高濃度瓦斯氣體在遇到電機車火花后發生爆炸，從瓦斯突出到爆炸發生，整個過程僅30 min，若能夠采用自動化檢測設備對巷道入口及巷道內部的瓦斯氣體濃度進行實時監控，在瓦斯濃度達到臨界值之前自動切斷電源，并及時向巷道內的作業人員發出警報信號，及時疏散作業人員，勢必能夠有效降低瓦斯爆炸事故所造成的損失。近年來，隨著自動化技術和信息化技術的不斷發展，相當一部分國有大中型煤礦在井下作業中大量應用了自動化控制、監測系統，以大同煤礦集團為例，通過建設“智能化數字礦山”，充分發揮了自動化技術的作用，進一步提高了開采作業效率，同時還有效保障了井下作業安全。從安全管理方面來看，塔山煤礦以先期完成的各類系統為基礎，結合自動化、信息化技術，建立了覆蓋整個煤礦的以生產、經營、設計等多個層面為一體的綜合化煤礦安全自動化管理系統，實現了對作業人員、環境、設備等方面的詳細信息統計，對于保障生產安全具有重要作用。本研究在對上述成果分析的基礎上，詳細分析煤礦自動化技術對于確保礦井安全生產的作用，并就確保井下安全生產的措施進行討論。

1煤礦自動化技術作用

隨著煤礦生產規模的快速壯大，煤礦安全生產工作面臨著巨大挑戰：①國有大中型煤礦對部分煤礦進行了并購、重組，該類被并購的煤礦由于規模、經營模式、安全管理水平存在差異，仍待進一步整合；②部分煤礦經過多年開采，進入到衰減期，開采深度較大，增加了安全管理工作的難度；③部分小煤礦因無序開采，導致大小煤礦間形成復雜的聯通，小煤礦中的瓦斯、水等向大煤礦串流，大大增加了大煤礦的安全風險。對此，有必要通過應用自動化技術有效防治瓦斯、水、火等災害，同時加快對小煤礦的技術改造和整合，確保煤礦生產安全。

1.1沖擊地壓防治

相當一部分煤礦的煤層及頂底板都較為堅硬，伴隨沖擊地壓事故的發生，易影響工作面采煤工作的正常進行，并對井下安全生產產生嚴重影響[4]。對此，以某煤礦為例，通過對工程現場進行實地調查并結合室內巖土力學分析，根據沖擊地壓產生的原因及表現出的規律，本研究提出了淺埋深堅硬頂板弱化處理方法，為防治沖擊地壓提供了有效解決方案。另外，通過運用各類監測儀器，實現對煤礦各工作面以及巷道內沖擊地壓的實時監測，并對各測段的監測數據進行綜合對比分析，發現在經頂板弱化處理后，巷道內的沖擊地壓得到了有效控制，煤體與煤柱的壓力下降較明顯，有效保障了煤礦井下作業安全。

1.2火災預警

火災是煤礦常見的安全災害之一，針對煤礦生產中的火災隱患，需結合礦井具體結構，合理布置火災監測點，建立全面覆蓋的井下火災綜合監測預警系統。在系統安裝完畢后，需經安全性、可靠性和穩定性測試之后方可投入應用，確保系統可長時間的可靠、穩定運行，為安全管理工作提供可靠的數據支持，降低火災隱患引發的煤礦安全事故的發生概率。

1.3粉塵治理

(1)液壓支架架間粉塵治理。井下煤炭粉塵主要集中于每2個液壓支架的前探梁之間、頂煤放置處、液壓支架前連桿與掩護梁鉸接的位置，需重點治理。針對該類區域的煤炭粉塵，可采用液壓支架架間噴霧系統實現防治，該系統主控裝置根據下風側的接收器發出的動作信號實現對系統開啟和關閉的自動控制，同時可設置系統定時開啟和關閉，還可對噴霧系統直接進行遙控操作。

(2)煤炭運輸過程中的粉塵治理。煤炭在運輸過程中，伴隨物料的抖動、摩擦等運動會有大量煤塵產生，尤其在前部刮板輸送機卸載處和帶式輸送機拐彎處，煤炭粉塵產生量較大，加之該2個位置的空氣易改變流動方向，易形成渦流，進而導致煤炭粉塵隨空氣渦流進入采煤工作面。在候補刮板輸送機的位置由于支架的阻擋作用，空氣流速小，所產生的粉塵量稍少于前部。對此，可采用聯動噴霧方式和水平噴霧方式治理粉塵[5-7]。該類噴霧裝置主要通過超聲波傳感器和雷達傳感器監測輸送帶上的物料是否處于運動狀態，從而實現對噴霧裝置的自動控制。當傳感器監測到輸送帶上的物料處于運動狀態時，向主控裝置發出信號，主控裝置在接收到信號之后，控制噴霧系統開啟噴霧。但由于該方式在噴霧過程中噴霧量較大，水霧易聚集形成水滴，因此，通常被用于輸送帶上的粉塵防治，但在人行巷道中則不適用，以免導致人行巷道含水量過高，引發不必要的安全問題。通過利用自動化噴霧系統防治煤炭粉塵，可大幅度降低井下空氣中的煤炭粉塵濃度，有效減少粉塵對井下工作人員身體健康的影響，進一步提高煤礦企業的安全效益和生產效益。

2煤礦安全問題改善措施

(1)加強安全經費投入。煤礦企業應進一步加大對煤礦生產安全方面的經費投入，通過研發、引進先進的機械設備替換陳舊的機械設備，并加強對新設備及先進技術的推廣和應用。加強與科研院所的合作，深入研究煤礦各類安全問題產生的原因和治理方案，引進各類先進工藝、自動化系統，改善煤礦生產環境，加強對煤礦作業過程中各類因素的有效監控，全面保障煤礦生產安全。

(2)研發煤礦安全自動化監測系統(設備)。煤礦企業需進一步加強對煤礦安全綜合自動化監測系統、設備和技術的研究，進一步提高綜合自動化監測系統的監測精度及運行的可靠性。以現有的監測系統為基礎，結合自動化技術對系統進行改造和升級，減少數據采集、傳輸過程中的誤差，提高電氣設備的靈敏度，進一步提升瓦斯防治的水平。同時，通過合理應用對綜合性防火滅火系統，可更為準確地預報火警，提高采空區火災隱患的防治水平，保障井下作業安全。

(3)提高員工安全意識。煤礦員工的安全意識水平是影響煤礦生產安全的重要因素，對此，有必要進一步強化煤礦員工的安全生產意識，將其作為煤礦生產工作中的重點工作進行開展，提高員工操作各類井下自動化設備的水平，最大限度地發揮自動化設備對于確保井下安全生產的作用。

3結語

自動化技術在煤礦生產過程中的應用對于確保煤礦生產安全具有重要作用。為此，分別分析了自動化技術在井下沖擊地壓防治、火災預警以及粉塵治理方面的應用并就提高井下安全生產水平的措施進行了探討，對于提高煤礦生產的自動化水平以及井下生產的安全性有一定的參考價值。

參考文獻

[1]沈慶彬.北宿煤礦斜井安全設施自動化控制系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2010.

[2]趙滌非.機械自動化技術在煤礦中的應用[J].現代礦業，2015(10)238-239.

[3]張麗娟.煤礦通風系統中自動化控制技術的應用[J].現代礦業，2015(8)：243-244.

[4]單麒源，商宇航.雙鴨山集賢煤礦沖擊地壓防治技術[J].現代礦業，2015(7)：130-132.

[5]李勇.煤礦安全信息自動化探討[J].中國煤炭，2009(3)：89-92.

[6]劉溫暖.綜采工作面的自動化技術是煤礦安全生產的保障[J].煤礦安全，2009(5)：78-80.

[7]趙亞萍.安全發展背景下煤礦自動化改造探討[J].機電信息，2012(6)：173-174.

(收稿日期2015-12-23)

王巖(1984—)，男，工程師，476600 河南省永城市。