自動化技術在煤礦開采中的應用研究

曹策

平頂山天安煤業香山礦有限公司 河南平頂山 467000

煤炭是一種能源，在中國有著豐富的儲量。中國是發展中國家，需要大量的煤炭資源來支持經濟建設。因此，保證煤炭資源的安全高效開采對于中國經濟建設具有重要意義。由于中國的地質條件比較復雜，在煤礦開采時，安全事故頻繁發生。煤礦安全事故的發生不僅造成了人員傷亡，還造成了惡劣的社會影響，對煤礦行業的健康發展十分不利。很多煤礦事故的發生多與中國落后的煤礦開采技術有關，采用先進的開采技術是保證安全的必經之路。自動化技術作為先進技術的代表，應該盡可能多地被應用到煤礦生產中。采用自動化技術可以將人從繁重的體力勞動中解放出來，減少了人參與危險勞動的情況，從而保證了人的安全。

1 煤礦自動化技術概述

所謂自動化技術，指的就是將機器按照預先設定好的程序以及指令，在不受干預的情況下能夠自己進行生產的操作。自動化技術發展到現在已經成為一種先進的自動化控制技術，在工業的生產中代表了先進的生產力。自動化的生產發展也標志了工業生產從傳統手工操作到機械生產的歷史發展過程。因此，煤礦自動化技術的發展具有良好的發展前景。煤炭在開采的過程中，合理采用自動化技術能夠實現不間斷操作，并且可以根據人的意愿來進行調整操作，自動化技術應用于煤礦之中，能夠有效地減少人力需求，提高效率以及生產能力[1]。

2 自動化技術在煤礦開采中的具體應用

2.1 在安全管理中的應用

為了保障煤礦的安全生產，需要監測煤礦井下的一些數據，將這些現場實測數據與規定的數據進行對比，是煤礦安全管理的內容。煤是由動植物遺體演變而成的一種礦物，在開采時成煤作用中形成的瓦斯會逸出。瓦斯的主要成分是CH4（甲烷），當空氣中的CH4達到一定濃度時，遇到明火就會發生爆炸。瓦斯爆炸是煤礦安全的頭號殺手，監測瓦斯濃度是煤礦安全工作的重中之重。在過去，安全員需要拿著瓦斯探頭去現場直接測量瓦斯濃度，并記錄下來，通常安全員要走完礦井的大部分巷道，工作時間非常長，而且采集的數據量非常少，礦井瓦斯防治的效率非常低，不能有效地防治煤礦安全事故。現在，通過在巷道的某些位置安裝瓦斯傳感器，應用一些局域網技術或無線通信技術，就可以實現對煤礦井下瓦斯濃度的全天候自動監測；與此同時，通過一些數據處理算法可以對瓦斯異常進行判斷，若井下瓦斯濃度超標，會通過瓦斯探頭向井下發出報警，并切斷生產工作面的電源，這樣可以將瓦斯災害事故造成的影響降到最低。通過自動化技術的應用可以實現對礦井運行情況的在線監測，極大地提高了煤礦生產安全管理的效率[2]。

2.2 在礦井運輸中的應用

皮帶輸送機是煤礦井下運輸的重要工具，其具有連續性好、適應性強、運輸能力強以及耗能低的優點。但是由于煤礦井下生產環境惡劣，皮帶輸送機在運行時很容易出現跑偏和打滑問題，這嚴重影響了皮帶輸送機的正常運行和運輸安全。在過去，為了保證皮帶輸送機的運行安全，對皮帶輸送機進行了人工看守和巡檢，雖然配備了皮帶看護工人，但是工人的工作量比較大，很難有效地發現皮帶輸送機的運行故障。現在，很多礦井都對皮帶輸送機的進行了變頻技術改造，建立了皮帶輸送機集中控制系統，可以根據皮帶輸送機的運輸情況自動地調整皮帶的運行速度。同時，該系統實現了對皮帶輸送機運行的自動監測，在皮帶輸送機發生故障后能自動停機，并發出報警信息；通過控制系統自帶的網絡接口，可以將皮帶的運行信息實時地傳遞到地面控制中心，地面控制中心發現皮帶輸送機故障后，及時通知相關維修工程師來維修，提高了整個系統的工作效率[3]。

2.3 在采掘工作面的應用

中國的煤層地質構造比較復雜，掘進工作面發生安全事故的概率較大。在巷道掘進完成后，需要及時地進行支護，以此來保證巷道的安全性。在支護過程中，很容易出現巷道的冒頂和垮塌現象，嚴重影響了工作面的掘進效率。這是由于采用的支護方式有時并不能滿足巷道支護的需要[4]。過去，雖然也采用了錨桿支護來對巷道進行支護，但是并沒有對錨桿支護的受力情況進行監測，這導致缺乏對支護效果的了解，若支護的強度不夠，則巷道很容易出現支護失效的問題，導致支護的巷道出現大量的返工情況，嚴重影響了掘進的效率。因此，必須對錨桿支護的效果進行實時監測，及時發現巷道支護薄弱的地方。通過對錨桿支護效果的實時監測，可以為后續支護設計提供一定的參考。若支護的強度不夠，在后續巷道支護時可以適當地提高支護的強度，從而避免了在掘進過程中大規模返工。針對現在存在的采掘緊張問題，可以采用先進的掘錨一體化設備掘進。通過掘進和支護的全自動化操作，實現了各道工藝的無縫銜接，大大縮短了人工支護時的怠工時間。與此同時，采用設備進行掘進支護，可以大幅度減少掘進工作面所需工人的數量，這在某種程度上能減少因事故而造成的人員傷亡數量[5]。

3 結語

綜上所述，自動化技術代表著一種先進的生產力。將自動化技術應用到煤礦生產中，不僅可以大幅度提高生產的效率，還可以減少因安全事故造成的傷亡人數。目前，自動化技術在煤礦生產中得到了初步的應用，主要在安全管理、礦井運輸以及煤礦掘進中得到了應用，顯著地發揮了自動化技術的優勢。若在煤礦生產過程中大量采用自動化技術，必然可以使煤礦生產的效率更上一個臺階。