礦井開采施工的自動化技術應用研究

程國棟

（華亭煤業(yè)集團有限公司，甘肅 平涼 744100）

我國是一個礦產資源大國，礦產儲量豐富，已探明的礦產儲量約35.32億噸，位居世界第一。我國既是礦產資源生產大國，也是消費大國，當前我國電力結構中，火電發(fā)電占主要部分，每天有大量的礦用運輸火車在奔跑在南來北往鐵路線上，如果停止發(fā)展火電，很難想象會是什么樣子。因此我國的礦產能巨大，現(xiàn)階段的礦產生產普遍采用人力與機械相結合的方式進行。由于礦層的條件所限，礦井開采具有一定的危險性，開采的過程有可能受到透水、塌方、有害氣體等危險因素的影響造成極端危險的礦井事故，從而對采礦工人的生命安全造成嚴重的影響，眾多血淋淋的礦難事故時刻警示著人們[1]。面對礦井開采工作的危險性，如果能夠將自動化技術引入礦井開采生產作業(yè)中，逐步替代人工在危險環(huán)境下的工作，就能夠極大的保障工作人員的生命安全。除此之外，自動化技術的使用能夠大大的增強礦產資源開采的生產效率，增加資源產量，更好的保障我國的能源安全和經濟社會發(fā)展。

1 井下自動化生產的意義

我國礦井開采作業(yè)大部分需要在井下進行，礦井通常深入地下數(shù)千米，工作環(huán)境較為特殊，由于井下環(huán)境容易出現(xiàn)塌方、透水以及在礦井開采過程中容易產生易燃易爆氣體，因此井下采礦工作具有非常高的風險。礦井開采在現(xiàn)階段通常采用人工與機械相結合的形式，由工作人員井下操作采礦機械進行作業(yè)。這樣一來，人員和機械同時處于井下環(huán)境，一旦出現(xiàn)礦井事故，則容易造成人員傷亡[2]。除此之外，由人員進行機械控制，則機械的操作精度收到操作員水平的限制，難以發(fā)揮最大水平，對于采礦作業(yè)效率造成了一定的影響。如果在礦井開采過程中引入自動化技術，通過自動化、智能化的手段控制機械設備進行井下作業(yè)，操作人員在地面的安全環(huán)境內進行操作，這樣一來就能夠對工作人員的生命安全提供極大的保障，并且對于其工作環(huán)境也是一個極大的改善。除此之外，這項技術的廣泛應用對于礦井開采效率以及礦產工業(yè)的發(fā)展具有顯著的推動作用，為國家的工業(yè)和能源發(fā)展提供了充足的礦產資源供應保障。

2 礦井開采自動化技術研究

2.1 自動化技術在礦井采掘作業(yè)中的應用

礦層的采掘是礦井開采過程中的一個最主要的環(huán)節(jié)，通過這個環(huán)節(jié)將大塊的礦層開采下來，實現(xiàn)了礦產從資源到產品的第一步轉變。礦井采掘主要依靠掘進機械和相關配套輔助設備，現(xiàn)階段電力驅動控制是對于掘進設備的主要控制方式。隨著社會工商業(yè)發(fā)展對于礦產資源的需求量逐年增加，配備大功率電機系統(tǒng)的礦井采掘機械設備也迎來的發(fā)展的高潮，大功率掘進機成為礦井采掘作業(yè)的主流機械。對于機械設備的控制，電力系統(tǒng)具有許多得天獨厚的優(yōu)勢，其穩(wěn)定性更高，能夠參照設備運行的實際工況精確控制采掘機械設備的功率輸出，除此之外能夠大幅提升采掘機械設備運行效率，避免出現(xiàn)因操作不當?shù)日J為因素造成的設備損壞，提高設備的出勤率，減少機械設備的維修成本，這樣一來就為企業(yè)在設備使用和運維方面節(jié)省了成本，增強了收益。計算機技術作為自動化技術的一個重要分支，應用計算機技術對采掘設備的運行過程進行自動控制，并收集、分析及整理采掘設備在作業(yè)過程中產生的大量數(shù)據，這樣一來能夠及時的發(fā)現(xiàn)設備運行中存在的異常情況并及時處理，減少機械設備故障問題帶來生產延遲等問題[3]。除此之外，采用計算機技術進行機械控制，其精度能夠大大高于人工控制，保證礦井開采過程的安全、高效。

2.2 提升作業(yè)中應用自動化技術

將礦產資源從深處的巷道運輸?shù)降孛嫔现饕揽窟\輸提升機械設備，其運行情況直接影響到礦井開采工作效率，因此采礦企業(yè)必須創(chuàng)新提升作業(yè)的控制技術，并對其運行過程實施嚴格把控。為了更好的滿足經濟發(fā)展對于礦產資源的需要以及企業(yè)自身發(fā)展盈利的要求，相關人員采用自動化控制技術研究出了一種新型的傳送帶運輸工況監(jiān)控系統(tǒng)。這個系統(tǒng)集成了計算機技術和PLC技術，實現(xiàn)了綜合化及系統(tǒng)化的保護功能。該系統(tǒng)的控制模塊采用分布式控制系統(tǒng)( DCS)，這種控制系統(tǒng)能夠對地面及井下的情況進行實時的監(jiān)控，這套系統(tǒng)的推廣應用能夠對礦產資源運輸工作以及提升機械設備的自身進行有效監(jiān)控，對于輸送提升工作和設備自身產生的異常情況能夠進行及時的預警，最大程度的減少兩者的問題幾率[4]。隨著科學技術的不斷發(fā)展，電氣自動化技術也得到了長足的進步，交流變頻技術作為電氣自動化領域中的一種關鍵技術，能夠廣泛應用于礦產資源運輸提升機械設備中，極大的提高機械設備自動化控制水平，并且使設備的運行效率大大高于傳統(tǒng)的人工控制方式，除此之外還可以將其同PLC技術進行集成，增強設備的自動化、智能化控制能力，能夠實現(xiàn)在同一時間可以完成多種控制工作，例如：采礦工藝控制，同路行程控制和安全回路控制等，進而為運輸提升設備安全運行提供更多的保障。

3 礦井開采中自動化技術未來展望

隨著科學技術特別是控制工程技術的發(fā)展，自動化技術已經廣泛應用于在采礦機械設備運行及控制工作，自動化技術與礦井開采設備的結合是工程設備進行智能高效轉型，提升我國礦產工業(yè)發(fā)展水平的必經之路，對提升企業(yè)的生產發(fā)展水平具有積極作用。企業(yè)應當對采礦相關機械設備維修及養(yǎng)護工作產生進行提升和加強，以更好的發(fā)揮其作用，提升采礦企業(yè)的生產水平，為了保障設備的良好狀態(tài)，企業(yè)應當安排專業(yè)維修人員定期對機械設備進行檢查及維護，及時發(fā)現(xiàn)機械設備運行中現(xiàn)存故障問題和安全隱患，將故障問題及潛在的安全隱患對于生產的影響降至最低，進而保障各類機械設備能夠以正常的狀態(tài)投入日常工作。為了提升設備檢修及維護工作的水平，采礦企業(yè)應當緊隨技術發(fā)展的前沿，根據技術發(fā)展情況有針對性的招募技術人員，并對現(xiàn)有維修人員進行業(yè)務培訓和提升，經過科學嚴格的培訓，有助于設備運維人員更好的根據實際情況的需求發(fā)揮新技術和新設備的最大效能，同時能夠及時準確的發(fā)現(xiàn)并處理自動化設備出現(xiàn)的故障和異常，為企業(yè)的高質量低成本運營提供高水平的運維人員保障[5]。

在經濟社會不斷發(fā)展的大背景下，電器自動化技術也迎來了發(fā)展的好時機，研究人員應當緊緊抓住技術發(fā)展的機遇期，深化電器自動化技術在礦井開采領域的研究，對標西方發(fā)達國家的經驗及研究成果，對我國的電氣自動化技術及相關產業(yè)應用進行不斷的完善和創(chuàng)新，為礦產企業(yè)的自動化應用提供堅實的技術保障[6]。

綜上所述，在礦井開采過程中廣泛采用自動化技術，能夠徹底改變礦產生產工作環(huán)境差、危險性高的傳統(tǒng)面貌，使礦產生產水平邁上一個新的臺階，使得我國作為一個礦產資源大國能夠具有更高的礦井開采生產水平，為保障我國的能源安全與經濟社會發(fā)展提供更高的做出更大的貢獻。作者在本文中所論述的相關內容期待能為廣大讀者帶來一些參考價值，共同為我國的礦井開采事業(yè)做出自己的貢獻。