礦井排水自動化控制研究

劉德剛

摘要：排水工作對于礦井生產環境有著非常重要的安全影響，為了能夠及時對礦井內的水分進行排除，一般中大型礦井生產企業都會采用自動化控制系統來進行，與人工操作相比，自動化排水系統工作效率高，反饋速度快，能夠根據不同的實際情況及時作出判斷，礦井內部水分進行及時排除，提高礦井生產環境的安全水平。在PLC基礎上進行定向設計的礦井自動排水系統主要由排水硬件設施和監控系統兩部分組成監控系統針對礦井內的排水模式分為自動擋半自動擋手動擋可根據不同需求來回切換，保證礦井排水系統處于可控狀態，監控系統還能根據當前水位實際情況來調控水泵的工作狀態，減少用電高峰期的電能損耗，保證企業在排水過程中也能夠有效控制電力成本的投入。

關鍵詞：礦井;排水系統;自動化控制;PLC

引言：煤礦生產屬于特殊生產門類，由于其生產所在的主要區域為地下，所以容易受到地下地質結構分布和地下水位的影響。對于地下礦井而言，水位的控制是至關重要的，如果不能對地下水位進行有效控制，施工機械和施工人員都會處于危險的工作環境。煤礦企業生產過程所面對的多種威脅中，積水處理是發生頻率最高也是影響范圍最廣的，一類對于企業的安全生產和產能效率都會造成極大的影響，礦井積水的處理辦法主要包括盡可能提升排水系統自動化程度時期，能夠盡快發現水位上漲進行及時的干預，其次是對排水巷道的分布進行進一步的優化，使其能夠緊貼礦井實際情況更加合理地進行分布。目前我國已經有相當一部分礦山企業在礦井生產過程中為保證生產安全或產能，采用了自動化控制系統，但總體而言，由于礦山企業在投入自動化系統的時間較晚，所以與系統磨合時間較短，整體的布置水平也處于較低狀態，還需要工作人員經長時間的磨合使用來挖掘出更大的潛能。

1.排水系統的設計

礦井排水系統基于排水監控系統和排水系統兩部分組成礦井排水和天氣地質條件有必然聯系，也正因為如此，所以每一個生產的煤礦所配套的礦井排水系統都不盡相同，要按照當地地質結構特點和地形地貌等實際情況來進行布置及排水效能和排水系統的分布存在較大的區別。和礦井排水系統設計工作有直接關系的參數，包括礦井正常情況下的用水量，最大用水量，礦井水位深度礦井井水密度，根據國家相關規定，在進行礦井排水系統的設計時，一定要根據具體的排水量選擇合適的水泵，備用水泵，排水管設計工作同樣也是維系著整個排水系統能夠順利完成既定工作的基礎，除此之外，排水系統自動化想要實現，還要有相應的配電設備進行支持，這一整套排水自動化系統的設計都要實事求是地按照礦井實際情況來進行設計，絕不能生搬硬套，犯經驗主義錯誤。

2.礦井排水監控系統的功能

礦井監控系統是實現礦井排水自動化的眼睛，為排水系統實時接收相應的水位信號。并且對排水系統的運行狀態進行全面檢測，根據當前水位情況和系統工作狀態進行控制決策，整個控制工作由計算機輔助相應的程序設備共同進行，并有大量布置的傳感器對井下設備運行狀態所處環境和監控對象狀態進行實時監測，通過移動傳輸網絡及時將信息傳遞至控制中心，確保控制中心收集到的信息能夠以極短時間進行不斷的更新確保控制中心人員能夠及時掌握井下一切與排水系統相關的參數信息。工業控制計算機在plc繼電器作用下進行控制方式的切換，選擇相應規格的工作水泵，保證排水系統既能完成既定的工作任務，同時在完成工作任務的過程中也能夠對能耗進行控制。防止系統長時間處于高負荷運行狀態，造成系統內部硬件設施的過度磨損老化，影響到系統的工作穩定性。礦井排水系統監控系統所具備的功能：

（1）保護和報警功能，在排水系統中經常會出現機電，由于長時間高負荷運轉而造成過熱情況，開關故障也是一種常見的情況，系統在檢測到這些故障后，會自動發出告警并終止系統運作，同時能夠為檢修人員就故障出現的大致位置和類型以及數據特征進行展示。方便檢修人員能夠在第一時間判斷故障出現的原因和位置，及時進行干預，減少故障所造成的影響范圍，提高系統的運行穩定。

（2）由于地下礦井的排水工作至關重要，因此在其控制系統的選擇上設置有多重保險，在一般情況下處于全自動控制狀態，在這一狀態下監控設施控制系統操作系統信息傳輸和程序運行的方式來自動進行，信息在系統間高速運作，根據程序下達相應的工作指令，與人員操作模式相比，由于無論是終端還是控制點，其操作都是游戲算機完成，所以幾乎沒有等待時間可以及時反饋相應的結果，整個運作非常高效，也能夠大幅度降低人為失誤而造成的意外故障，工作效率高減輕了工作人員的部分勞動強度，實現了工作環境的改善，同時也能夠實現數據即時共享和反饋的及時生成。另一種工作模式為半自動模式，雖然基本的工作內容仍然是由程序自動進行，但是在關鍵部位留有人員干預觀察的接口和機制，以防止在特殊情況下必須由人員進行干預控制。除以上兩種模式以外還有一種純手動操作的方式，這種模式運行的時間較短，因為工作效率無法與前兩種相比，但是在特殊情況，尤其是自動控制系統出現故障或工作不穩定時，這樣的干預機制還是十分有必要的。

結束語：

對于煤礦生產企業而言，井下環境復雜，如果出現大量涌水，對于機械設備和工作人員都會造成非常嚴重的安全威脅，同時對于生產秩序和生產進度也會構成致命的影響，因此就需要一整套能夠及時發現涌水情況并予以有效干預控制的排水系統，來維持井下工作的正常進行當前隨著信息傳輸技術的完善和傳感器設施采購成本的降低，自動化系統能夠涵蓋的范圍和領域越來越多，對于礦井排水工作而言，如果采用自動化系統能夠大幅度提高系統的反應效率和工作效果。

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