礦山自動化設備研究及實踐應用

章璐瑋

（馬鋼（集團）控股有限公司姑山礦業(yè)公司，安徽 馬鞍山 243181）

改革開放以來，我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，對各類礦產(chǎn)資源需求量不斷提高，為了滿足經(jīng)濟發(fā)展的需求，國家出臺了一系列政策支持礦業(yè)發(fā)展。十八大以來，黨和國家確立了綠色發(fā)展觀，綠色礦山乃至智慧礦山正在成為新時期礦山企業(yè)所要面對的重要課題，因此，礦山自動化設備進行智慧化升級具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 礦山自動化設備的重要作用

1.1 礦山開采的全面化監(jiān)控

礦山自動化設備把電氣技術和現(xiàn)代信息技術結合起來，構建了更先進的監(jiān)控和定位系統(tǒng)。在現(xiàn)代化礦山開采過程中，由于需要用到多種技術，每項技術的應用均存在一定難度，通過應用礦山自動化設備，可實現(xiàn)礦山工藝設備的電氣自動化控制，并實現(xiàn)對整個礦山開采的全面化監(jiān)控，客觀上保證了礦山安全及提高了開采效率。

1.2 有效預防安全事故的出現(xiàn)

礦山設備自動化可實現(xiàn)不同設備間的連接及聯(lián)系，統(tǒng)一調控設備的各類功能及各項操作，達到各類技術間的高效互動。

自動化控制技術的典型特點便是自動化、先進性等，具有預測與識別等功能，這就意味著一旦設備在運行期間發(fā)生故障，能夠及時的發(fā)現(xiàn)并自動的修復，如此大大降低了安全事故的發(fā)生率。

1.3 確保礦山設備的運行狀態(tài)

在礦山設備中應用自動化控制技術，可保證設備運行更加安全和穩(wěn)定，礦山自動化設備中需要應用到多項先進技術，于整個礦業(yè)企業(yè)來說，礦山自動化設備不僅提高了其先進性，更重要的是確保了礦山設備的運行狀態(tài)，對于提升相關企業(yè)的產(chǎn)品質量大有助益。

1.4 提高礦山經(jīng)濟效益

礦山控制設備的操作流程復雜，中間牽涉環(huán)節(jié)眾多，配套的技術操作也較為落后，不僅效率低、能耗高、成本大等，無法滿足礦山開采需要，經(jīng)濟效益低，也容易引發(fā)安全事故。礦山自動化設備的出現(xiàn)有效解決了上述問題，其可通過靈活組合各種模塊來制造出所需的機電控制設備，這大大提高了礦山設備的實用性與擴展性，不僅有效提高了礦山設備的自動化水平，還大大提高了礦山經(jīng)濟效益。

2 自動化技術在礦山生產(chǎn)中的實踐應用

自動化技術在礦山機電設備中的應用，可幫助企業(yè)減少人力資源在設備操作上的投入，節(jié)約人力成本的同時，還可提高作業(yè)效率。

目前在以下幾個方面應用的較為成熟。

2.1 自動化技術在提升設備中的應用

礦井提升設備是連接礦井上下的重要通道，是礦井內承上啟下的設備，其效能高低直接影響著員工的安全和企業(yè)的生產(chǎn)效率。提升機的自動化控制系統(tǒng)的核心為PLC控制器，由于監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是相互獨立的，其不僅具有自我診斷功能，還能夠有效控制提升設備的工作狀態(tài)、確保安全操作，還對于保持提升機的穩(wěn)定性也大有助益，確保礦井作業(yè)的高效與安全，具有廣泛的市場應用前景。

2.2 自動化技術在裝卸礦中的應用

將自動化技術應用在裝卸礦作業(yè)中，具有至少兩方面的益處：一是保障員工作業(yè)的安全；二是提升裝卸工作的工作效率和工作質量。相比人工作業(yè)，在裝卸礦中應用自動化技術，可有效避免由于人為因素造成的差錯，客觀上提高了裝卸礦作業(yè)的安全性。

皮帶輸送機是礦石運輸?shù)暮诵脑O備，裝卸人員利用帶式傳送機可持續(xù)、安全、穩(wěn)定的進行運輸，大大提高了運輸量。帶式傳送機的核心與提升設備自動化系統(tǒng)一致，均為PLC控制器。利用外圍設備，帶式傳送機還能夠全程控制和保護裝卸作業(yè)，有效連接企業(yè)礦井綜合自動化系統(tǒng)管理平臺，全程監(jiān)控帶式輸送機，如此一旦系統(tǒng)設備在運行期間發(fā)生故障便能夠第一時間發(fā)現(xiàn)、分析原因并找到解決之法，不僅大幅度降低了安全事故的發(fā)生率，還有效提升了設備性能和生產(chǎn)效率，具有良好的經(jīng)濟效益。

2.3 自動化技術在檢測活動中的應用

自動化技術在檢測活動中的應用主要體現(xiàn)在以下方面：一是井下人員精確統(tǒng)計與考勤；二是井下人員位置監(jiān)測與運動軌跡跟蹤；三是井下機車和重要設備位置監(jiān)測與運動軌跡跟蹤等。

它是一種動態(tài)目標監(jiān)控定位系統(tǒng)，集合了多項技術，包括自動化控制、信息采集與網(wǎng)絡傳輸、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，可加強礦山企業(yè)管理層對井下人員與車輛的安全監(jiān)測管理?？勺R別所有進入礦井人員從下礦到出礦行動的全部信息，可實現(xiàn)緊急狀況的尋呼與救援報警，同時利用礦井綜合自動化系統(tǒng)管理平臺還可以實現(xiàn)礦井目標定位安全管理信息的充分共享。

此外，自動化技術在檢測活動中的應用還體現(xiàn)在計算礦石產(chǎn)量與記錄礦石質量數(shù)據(jù)等方面，采用礦山產(chǎn)量自動計數(shù)器淘汰了容易出錯的人工計數(shù)的辦法來計算產(chǎn)量，不但計數(shù)準確，而且可以控制罐裝不滿不計數(shù)，大大提高產(chǎn)量。對于礦井企業(yè)領導層來說，其還能夠實時查詢監(jiān)測信息與歷史信息，為他們監(jiān)督指揮決策提供重要參考。

2.4 自動化技術在礦井排水中的應用

當前，礦井泵房的排水系統(tǒng)通常由多臺多級離心水泵組成，這些水泵功率大、電壓高、運行工況復雜，人工無法做到實時監(jiān)控。礦井排水作業(yè)涉及環(huán)節(jié)眾多，包括水倉水位監(jiān)測、泵房內設備的運行等多個環(huán)節(jié)，過往這些環(huán)節(jié)都需要人工參與操作，不僅操作過程繁瑣、勞動強度大，而且水泵運行狀態(tài)好壞全憑工人經(jīng)驗。自動化技術的應用有效改變了現(xiàn)狀，礦井自動排水系統(tǒng)可以由計算機自動檢測水倉水位，并自動控制某一水泵的開停，檢測運行參數(shù)、分析差數(shù)進行對設備的保護。不僅可實時監(jiān)控排水泵運行情況，更具有提高安全生產(chǎn)保障和節(jié)能減耗的優(yōu)勢。

2.5 自動化技術在無人軌道運輸系統(tǒng)中的應用

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展和進步，結合礦業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢，無人軌道運輸系統(tǒng)開始被提上日程，日益被重視。礦山無人軌道運輸系統(tǒng)得益于變頻技術、微電子控制技術、井下GIS技術、井下高精度定位技術和高帶寬、高可靠物聯(lián)網(wǎng)技術以及新出現(xiàn)的5G技術，并結合生產(chǎn)作業(yè)優(yōu)化調度模型，井下電機車可以遙控作業(yè)及變速巡航自運行。實現(xiàn)了運輸環(huán)節(jié)現(xiàn)場無人操作生產(chǎn)，既減少了軌道運輸環(huán)節(jié)人員數(shù)量，也提高了軌道運輸自動化水平，大幅度提高了運輸效率，同時確保運輸環(huán)節(jié)安全有效。滿足礦業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢，為智慧化礦山建設奠定了重要的基礎。

3 礦山自動化設備智慧化升級的難點

關于礦山自動化設備的重要作用及自動化技術在礦山作業(yè)中的實踐應用各界基本已達成共識，礦山自動化設備的智慧化升級必將是礦山企業(yè)的大勢所趨，然而當前許多問題依然橫亙在礦山自動化的進程中，礦山自動化設備智慧化升級仍有許多難題需要逐一攻克。

3.1 理論知識水平有待提高

礦山行業(yè)與其他行業(yè)相比，其工作設備和技術手段專業(yè)性較強，工作條件差異性較大。但在實際作業(yè)時，由于我國礦山行業(yè)關于自動化技術的理論知識水平有待提高，經(jīng)常將其他行業(yè)的自動化成果直接引用到礦山自動化生產(chǎn)當中，導致應用結果通常無法推動礦石自動化生產(chǎn)進程，反而適得其反。

3.2 缺乏實踐經(jīng)驗

我國礦山智慧化升級多數(shù)止步于理論研究階段，且對理論研究成果進行有效實踐的較少。少數(shù)的實踐操作也出現(xiàn)各種問題，不能對出現(xiàn)的問題進行有效的、系統(tǒng)性的研究，沉重打擊了礦業(yè)人的自信心和升級的熱情，使得礦業(yè)智慧化升級進程緩慢。

3.3 相關規(guī)范不完善

目前，國內對智慧礦山建設還處于摸索階段，相關規(guī)范、制度還不完善。往往是設備廠家根據(jù)業(yè)主要求及礦山現(xiàn)場條件，自行生產(chǎn)各種規(guī)格標準的設備，不僅使得設備的通用程度較低，還使各系統(tǒng)間難以通訊、整合。

4 結語

總之，智慧化礦山背景下礦山自動化設備研究具有重要的現(xiàn)實意義，不僅促進了礦山設備的更新?lián)Q代，還實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的動態(tài)實時監(jiān)控，進一步提高了礦山生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。