機電自動化技術在煤礦中的實際應用

趙海蛟

中煤昔陽能源有限責任公司白羊嶺煤礦 山西晉中 045300

隨著國民經濟的飛速發展和科技的重大進步，信息技術正逐步被引入社會各個領域，導致了社會生產向信息化、高度一體化的轉變，煤礦機電自動化是信息技術應用的產物。煤礦機電自動化有效地防止了傳統礦山的安全隱患，降低了發生事故的概率，大大提高了開采的安全性和可靠性，是煤炭工業可持續發展的重要基礎。

1 煤礦機電自動化特點

1.1 高可靠性

基于煤炭工業中使用的傳統手工技術，機電自動化技術的應用使整個煤礦綜合體能夠實時監控，及時發現其中的微小變化，并通過警告員工消除異常情況，提醒員工增強防范意識。在風險因素較多且這些風險因素具有不可預測性特點，復雜的作業環境中，要合理使用煤礦電氣設備，還需加強日常管理，特別是通過應用自動化技術來滿足安全生產的需要[1]。

1.2 開放性

目前，機電自動化在煤礦電氣設備中的應用不斷擴大，同時提高了機電設備的智能化水平，使工作人員能夠控制煤礦生產環節，帶動煤礦電氣工程的發展。特別是通信技術在煤炭機械電氣設備中的應用，提高了機電設備的靈活性和操作效率，并確保機械設備的有效連接，簡化其操作過程，使員工在作業中能夠交換設備發出的信號，展示了這項技術的開放性。

2 煤礦機電設備的自動化現狀

2.1 煤炭機電和信息系統基本上是分開構建的

首先，建設不同于一般的信息化項目，由信息中心負責，自動化系統由機電部門負責，因此在建設過程中存在溝通協調問題。然而，在意識形態意識中，人們普遍認為信息和自動化之間沒有自動聯系。同時，機電煤礦信息化建設過程中，面臨著許多問題，比如很多企業的高速企業內部網，大都用于文件傳輸，或通過互聯網獲取信息。相對較少的企業應用程序可能帶來可觀的效益，但是作業過程中很多信息來源必須手動錄制，不僅不能保證信息來源的準確性，而且增加了人工成本，他們雖然活躍在信息化，但是基本沒有實際用途。大部分煤炭企業負責人認為，信息也是空的，不能帶來切實利益，企業生產和管理的進步減緩建立煤炭企業的信息。在建造自動化系統的過程中，總是專注于單個設備或一套系統的管理，因此產生了清晰的碎片，以致于對自動化系統的理解是有限的。自20世紀初以來，國際上自動化的微電子技術，特別是計算機和感官技術的出現導致了自動化的快速發展。半個多世紀以來，在發達國家發展了燃煤電機裝置、設備條件、生產效率和煤礦總體安全生產水平之后，特別是在最近幾年，廣泛采用自動化管理方法和大型自動化設備之后，使得員工的工作效率大大提高，自動裝置的使用率也在增加。我國的自動化進程相對緩慢，但仍處于機械化最普遍的階段，大型自動化技術開采過程遠落后于發達國家。在一些定居點和定居點的礦井中，最原始的手工生產方法廣泛使用，即使是大型和中等規模的煤礦也主要用于聯合開采。

2.2 我國煤炭開采水平仍然處于多層結構和復雜化

能力和技術水平不能適應實際需求，煤礦設備相關技術水平需要進一步完善和改進，需要學習國外先進自動化技術，不斷提高自己，擴大對國家煤礦安全生產的新研究方向。首先，開發具有技術競爭力的礦產設施，以便獨立開發基本技術；第二，提高設備自動化的總體水平，使其自動化功能盡可能的得到充分利用；第三，微處理器技術的發展和從自動化到小型化的轉變；第四，機器人的人工智能正在成為一種趨勢，可以降低勞動成本，減少作業人員傷亡；第五，節能和環境保護被列為戰略新產業，有效節能技術和設備的發展是迫切需要的。在自動控制系統中，反饋控制系統是由控制設備工作過程中對信息的反應來決定需要控制的設備的調節和控制。通過輸入和輸出信息之間的反饋來調節偏差，可以對需要控制的設備進行控制，并以此來完成具體的任務。反饋控制系統根據功能的不同，包括比較元件等組件，測量元件、放大元件、給定元件、執行元件和校正元件，其中最重要的是將實際測量值與所述元件的實際輸出進行比較，從而得到偏離值；要求控制的裝置稱為測量元件，它要求反饋可調輸入量；執行單元為需要管理的設備提供指示，從而使其工作更容易；校正元件主要起到補償作用，用于整個系統的校正組織。根據控制方式，自動控制系統可分為三種：反饋控制、開路控制和綜合控制。根據元件的類型，可分為機械元件、電氣元件、機電元件，以及液壓和氣動系統。只有消除環境干擾和元件特性誤差，才能保障測量系統的整體精度穩定性和準確定，從而確保通過自動控制系統的控制值與期望值相等。

3 機電自動化技術在煤礦中的實際應用

3.1 礦井高清圖像監控系統的應用

以智能綜合監控集成平臺和萬兆工業環網為基礎，用全覆蓋的自動化監視器和遠程遙控技術來控制礦井，使技術人員能夠充分了解作業環境和生產情況，為開采作業提供重要的指導，及時處理各類突發狀況。如在井下機械設備故障或環境異常的情況下，調度員會得到相應的預警信息以此為依據控制井下作業，使采掘工作者能夠及時準確地了解礦井的真實情況。通過存儲各崗位環境、設備運行等數據，進行統計分析后形成數據庫，實現全礦安全生產信息跟蹤管理和預警傳輸功能。但我們相對較短的時期發展自動化，尚未形成完整的系統理論，沒有控制設備生產經驗，許多煤礦機電自動化控制工具，需從國外進口，可以說，我國長期處于依賴西方國家[2]。近年來，在我國有關部門的積極支持下，我們繼續開展煤炭監測設備研究，取得了顯著進展，建立了一個更完善的理論系統，縮小了與西方國家的技術差距，煤炭控制設備產量逐步提高。煤炭生產中越來越多的人獲得了電力機械控制煤礦的技術，地下開采中產生的甲烷等氣體控制也越來越精確。

3.2 供電自動化的應用

供電系統是煤礦中較早實現自動化的項目，有成熟的使用經驗。供電自動化是將全礦所有用電設備和線路進行統一管理，利用計算機、現代電子、通信、信號處理等技術，實現自動監視、測量、自動控制、微機保護以及與礦調度室通信等功能，優點是全礦設備用電統一分配，大屏幕全方位監視與操作開關，在線故障自診斷并報警。微機遠動裝置主要用來集中收集各配電室的所有信息，輸出開關信號調節設備的整定值，并返回已完成操作的信息，實現遙測、遙信、遙控、搖視，事件記錄，電能采集，自恢復和自檢測功能。微機防誤閉鎖裝置用來模擬操作、打印電子操作票，是變電站運行的又一道安全防線。供電自動化使全礦實現了供電的高效、安全，效果明顯，要進一步向井下各配電點推廣，擴大使用范圍。

3.3 煤礦掘進工作面的自動化

掘進工作在煤礦井下占比很大，如實現自動化對全礦的減員提效意義重大。掘錨護一體機的使用有效的解決了掘進機、液壓支護、錨桿鉆機分別作業的問題，以掘進機為基礎巧妙的將三種設備整合在一起，優化了作業流程提高了工作效率，其次安裝頂板離層在線檢測系統巷道安全更有保障，為掘進工作自動化、智能化提供了條件。PLC集控系統的應用使輸送機實現自動化控制，各種保護齊全可靠，根據動態數據合理調整運輸機的運動速度，在調試自動化技術時，降低了煤礦皮帶的相對滑移，使輸送機平穩運行，避免了熱能的產生，而且在平行速度下，煤塊不容易脫落。簡化和現代化的機器使用方便也更容易實現自動化控制。隨著企業在自動化方面不斷取得新成果，相信自動化技術很快會在許多領域，特別是在掘進過程中，提高掘進工作效率，減少現場作業人數，提高礦井安全生產水平。

3.4 煤炭開采過程中綜采工作面三機也非常重要

該系統工作相對復雜，受供水、液壓、機械設備、電氣設備及現場環境等多方面影響，且設備裝機功率越來越大十分笨重。這幾年電牽引采煤機的應用，大大提高了設備故障管理的效率和維護穩定性，電牽引采煤機的應用極大地提高了采煤系統的性能，只需要使用電力控制系統來設置參數，從而確保了采煤的效率，同時為采煤工作自動化、智能化提供了條件。液壓支架的電液控系統使用液壓加固程序，通過計算機控制液壓支架實現了多架組合移動的功能，在液壓支架中使用自動裝置可以有效地抵抗煤層頂板的沖擊，以避免煤層頂板問題對采礦造成不可彌補的影響。在我國液壓支架上使用自動化也有很大的發展空間。技術人員進一步研究在現有的集控系統中后配合工作面環境和煤層等參數可短期內實現遠程控制。

4 發展

近年來，信息學技術迅速發展，電力控制技術得到了更新，在這一階段，它們已成為煤礦電氣設備的重要技術工具[3]。眾所周知，煤礦開發過程涉及許多因素的風險，因此有必要進行實時監測，立體開發整個過程來控制煤礦。如今，許多礦山企業有針對性的實施了移動通信技術、電網控制技術和安全控制技術。通過完整的監測網絡覆蓋了礦井生產的所有環節，如地下下水道、防爆、地面壓力系統、傳輸系統等。中央監控系統的應用反映了自動化的好處，其最終目標是降低事故發生的風險，減少事故發生的可能性。簡而言之，有效地使用自動化的采煤管理方法可以實時監測煤礦作業人員的工作效率和作業現場實際情況，并完善對井下工作的監測。自動化管理的概念是將控制器和控制設備等元素結合起來，使用一系列控制系統，在沒有作業人員的情況下執行特定任務，控制電動機械設備或根據事先確定的程序自動控制生產。隨著現代計算機技術的發展，自動控制技術的應用范圍將變得越來越廣泛。

在采煤方面存在真正的安全威脅，當出現違規和誤判時，就導致了與采煤安全相關的事故頻繁發生，并影響了煤礦企業的生產效率。但是從實際出發，很多技術層面的東西還是不能很好的融合，需要投入大量的人力、物力和財力去解決。煤礦機電設備是一種綜合機械設備，需要逐步發展為信息化，需與實際情況相結合，發展符合煤炭生產特征的自動化煤炭和管理系統，并逐步提高自動化水平和提高煤炭企業的效率[4]。與目前煤炭市場的情況相結合，努力降低煤炭生產成本，提高煤炭生產質量，促進煤炭企業的可持續發展。不管怎樣，安全永遠是第一，煤炭工業企業要重視開采過程中的安全，實現自動化該技術在煤礦電氣設備中有充分的應用，并提供了人員安全穩定的采礦環境。

5 結語

鑒于上述，隨著提高科學技術水平，在煤礦開發過程越來越意識到使用機電自動化手段是必要和重要的，煤礦逐步實施和應用新技術發展目標滿足當代的需求，根據需求煤炭開采和標準安全采煤。要求電機自動化煤礦技術創新、改進缺點、開發新技術、擴大自動化技術、提高生產過程安全、降低事故安全，從而促進煤炭工業的穩定快速發展。