采煤中自動化技術的應用分析

摘 要：隨著全球能源緊張的問題越來越突出，很多礦井年限越來越長、礦井開采越來越深的現(xiàn)實問題也擺在煤礦企業(yè)面前，不僅會影響企業(yè)的經(jīng)濟效益，而且會導致事故發(fā)生率增加。在這種環(huán)境背景下，自動化采煤技術應運而生，自動化技術可以在沒有人為操作條件下由操作機器人按照特定的程序完成操作，這種全新的生產(chǎn)力不僅可以提高工作效率，而且最大程度上保證了采煤作業(yè)安全，因此在煤礦生產(chǎn)中應用范圍越來越廣泛。文章主要針對采煤中自動化技術的應用進行探究。

關鍵詞：采煤；自動化技術；綜采作業(yè)面

1 綜合機械化采煤裝備特點

煤炭井下開采必然要向著高產(chǎn)高效集中化生產(chǎn)的方向發(fā)展，而提高綜采工作面單產(chǎn)是提高礦井產(chǎn)量及工作效率的前提，進而實現(xiàn)一礦一面或一礦二面的高度集中化生產(chǎn)。在這個過程中要不斷提高開采強度及采煤機的有效開機率，增加工作面出煤點；此外，還要保證綜采設備及礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，將輔助工序的影響時間降至合理最短時間內(nèi)。具體而言，自動化采煤機械的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，高度集成化管理。采煤機電自動化實現(xiàn)了信息采集、傳輸、處理等功能于一體的集成化管理，計算機、可編程邏輯控制器、單片機等，高精度傳感器及傳輸元件完成信息采集及傳輸，經(jīng)過處理后的信息再轉換成數(shù)字化信息通過友好人機界面及時反饋至控制人員處，最終可實現(xiàn)對機電設備整體運行狀況的實時監(jiān)控。其次，高度智能化。隨著微處理器信息處理能力的不斷提升，采煤機電設備的智能化程度也越來越高，比如電牽引采煤機通過數(shù)字交變頻同步電動機控制可實現(xiàn)負載控制及矢量控制。最后，多樣化。自動化技術在多種采煤機電設備中均有應用，因為其產(chǎn)品多樣，應用廣泛，僅傳感器一個大類就包括壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器等。在實際應用中，自動化系統(tǒng)可以通過設置多種通信接口來適應不同的系統(tǒng)的信息傳輸需求。

2 采煤自動控制系統(tǒng)的主要構成

以某煤礦企業(yè)某工作面為例，通常一套完整的采煤自動控制系統(tǒng)包括以下幾個部分：首先，工作面支架電液控制系統(tǒng)。其包括電磁控制換向裝置、各類傳感器裝置、支架控制器、人機操作界面、數(shù)據(jù)傳輸裝置及定位裝置等。在操作過程中，人機界面向電磁先導閥發(fā)送指令，換個閥體打開對應管路開關，支架千斤頂上下腔進行回液完成動作。系統(tǒng)中各種傳感器將監(jiān)測到的壓力數(shù)據(jù)、行程數(shù)據(jù)再反饋至操作中心，便于其實時控制。其次，集成智能供液系統(tǒng)。該模塊主要包括水過濾裝置、RO反滲透過濾裝置以及自動配液裝置等，其中水過濾裝置要嚴格控制過濾精度不到大于5？滋m。再次，自動化系統(tǒng)。該模塊主要包括視頻顯示裝置、遠程控制裝置及數(shù)據(jù)顯示傳輸裝置等。其中遠程控制裝置要具備優(yōu)良的性能及可靠性，主要功能包括三機起停、閉鎖等。最后，輔助裝置，主要包括UPS井下防爆不間斷電源、泵站控制系統(tǒng)、PLC集成控制柜等。

3 采煤作業(yè)中自動化技術的實際應用

在采煤作業(yè)中的各個環(huán)節(jié)都會用到自動化技術，具體如下：

3.1 電牽引采煤中的應用

傳統(tǒng)采煤機中主要采用液壓牽引的模式，而自動化技術的應用實現(xiàn)了電牽引的轉變，不僅簡化了采煤機的結構，而且提高了設備的安全性、可靠性，改善了傳動效率。電牽引的信息反饋及設備控制均采用了高集成化的電子元件及可編程控制器，無論是設備運行狀態(tài)的監(jiān)測、設備故障的診斷，還是數(shù)據(jù)顯示及操作控制，均實現(xiàn)了自動化控制。其中運行狀態(tài)監(jiān)測的主要內(nèi)容包括采煤機的位置、電壓、溫度、牽引力等指標，而自動故障診斷模塊可以根據(jù)運行狀態(tài)監(jiān)測的結果對設備運行狀態(tài)進行分析，判斷是否發(fā)生故障，并向生產(chǎn)調(diào)度及時反饋判斷結果；調(diào)整設置采煤機工作參數(shù)，可以保證采煤機工作功率、狀態(tài)的穩(wěn)定性，從而提高其工作可靠性。

3.2 在井下傳送帶及礦井提升機中的應用

帶式輸送機是煤炭井下運輸?shù)闹饕绞剑瑐魉蛶н\輸要保證其安全性、可靠性，才能穩(wěn)定實現(xiàn)相距較遠兩點間的物料傳送。全自動化帶式運輸機主要通過CST軟件實現(xiàn)整個運輸過程的自動化控制，不僅可提高單位運輸量，還可防止煤料散落、皮帶打滑跑偏等故障問題，大幅降低了運輸設備的出錯率及故障率，保證井下原煤運輸?shù)某掷m(xù)性。礦井提升機的主要作用是將原煤及人員輸送至地面，相比其它機械設備，礦井提升機運行過程中不良影響因素較多，比如運行時間長、頻率高、提升重量大、井下作業(yè)環(huán)境惡劣等，因此保證礦井提升機運行的安全性、可靠性至關重要。應用PLC控制技術可以實現(xiàn)礦井提升機信號系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護系統(tǒng)的數(shù)字化控制，軟啟動控制可以保證礦井提升機平滑、無沖擊啟動；數(shù)字監(jiān)測保護系統(tǒng)則可對提升機的運行參數(shù)進行實時監(jiān)測，包括位置、速度及工作電流等；此外，礦井提升機自動控制系統(tǒng)還具備主動斷電、安全制度等預防保護功能，可最大程度上保證設備安全、穩(wěn)定的運行。

3.3 自動化技術在液壓支架中的應用

在井下采煤作業(yè)中，液壓支架是保證設備安全作業(yè)的關鍵模塊，現(xiàn)階段液壓支架已經(jīng)實現(xiàn)出自動化電液控制。其主要利用計算機與壓力傳感器控制電液閥，與傳統(tǒng)的液壓控制相比，電液控制可減少液壓支架對巷道頂板的壓力沖擊，并具有自動移架功能；在液壓支架對應位置安裝的傳感器，可以將支架的工作狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)等指標收集起來，傳送至計算機控制中心，控制中心再根據(jù)工藝參數(shù)設定將控制信號發(fā)送至液壓支架，命令其執(zhí)行完成，即可完成液壓支架的智能化控制。

4 結束語

總之，煤礦的開采過程具有系統(tǒng)性、復雜性的特點，其在掘進、采煤、運輸、供電、排水等多個環(huán)節(jié)均涉及到自動化技術，從某種程度上講，我國煤礦生產(chǎn)中自動化系統(tǒng)應用的有效性、可靠性、穩(wěn)定性，會對整個煤礦的安全生產(chǎn)產(chǎn)生決定性影響，因此研究自動化技術在采煤作業(yè)中的應用具有重要現(xiàn)實意義。

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