煤矿自动化现状及发展趋势

谷瑞（同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司，山西朔州　036009）

煤矿自动化现状及发展趋势

谷瑞
（同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司，山西朔州036009）

摘要：在经济水平和科学技术的共同支持与作用下，我国煤矿开采的自动化程度有了明显的提升，因此对煤矿自动化的现状及发展水平进行研究是很有必要的。着重介绍了煤矿自动化和通信技术发展的历程，对当前煤矿自动化的发展现状及特点进行了总结，并对发展过程中出现的一些问题提出了相应的整改措施。

关键词：煤矿自动化；现状；发展途径

随着我国经济水平的不断提升，无论是工业生产还是人们的日常生活对于能源的需求量都在不断上涨。煤矿作为我国主要的能源形式，其开采效率将对整个社会的运行和发展产生极大的影响。提高煤矿的自动化开采是在新时期下提高煤矿开采效率的一种新的尝试，也是将科技与能源产业相结合的一次探索和尝试。经过一定的应用实例可以看到，这种自动化的开采模式极大地提高了煤矿的开采效率，在一定程度上缓解了能源危机。因此，在煤矿产业的未来发展中，自动化生产的模式将得到进一步的推广，并对我国的经济建设做出更大的贡献。

1　煤矿自动化和通信的发展历程

1.1煤矿自动化

我国煤矿自动化的历程开始于20世纪60年代。为制定煤矿自动化的生产模式，我国的煤矿工业管理部门召集了全国的电子研究领域及电气控制研究领域的专家，并成立了一支专门的研究团队，来进行煤矿自动化模式的研究。经过专家们不懈的努力，我国的煤矿自动化生产模式基本成型。但由于当时生产技术条件的限制，当时的煤矿自动化生产模式只能满足简单的开关控制以及闭锁控制，并且当时的控制机器体积庞大[1]，工作效率低，可操作性差，能耗高，难以在日常生产中进行实际的应用。到了20世纪70年代，我国研制出了晶体管和逻辑电路，并将其应用到了煤矿自动化模式中。这两种电子元件的应用极大地提升了煤矿自动化开采的效率，并且有效减小了自动化控制器的体积，使得机器的性能也有了明显的提升。到了20世纪80年代后期，单片机也开始应用到煤矿的自动化体系中，单片机高效的运算能力和强大的逻辑操作能力使得自动化控制器的工作效率有了进一步的提高，还同时提高了设备的安全性和可靠性。在单片机应用到煤矿自动化生产后，相继出现了各种形式的单片机，它们在传统单片机的基础上，在安全性和高效性上都有了进一步的完善，能够满足各种环境下的煤矿开采工作，与此同时，煤矿自动化开采系统中还配备了相应的监控系统，从而实现了对矿井内部环境的实时检测。

20世纪90年代，单片机成为了煤矿自动控制系统中的核心环节，而矿井监控系统也逐渐成为了一个独立的系统。这些系统内部信息主要以调制的方式进行传输。相互独立的各个系统之间没有有效的沟通，不同的维护部门来负责不同系统的维护工作，例如运输区使用维护带式输送机控制系统，通风区使用维护安全监测系统，多由调度室使用维护生产监测系统。

1.2矿井通信

矿井通信对煤矿生产起着重要的指导作用。煤矿的生产加工是由多个环节组织串联起来的，若不同的工序间没有建立良好的联系，就会给生产的管理造成较大的难度。按照不同的通信方式可以将煤矿通信安全技术划分为固定通信和移动通信两种，而按照使用区域划分则可以分为全矿通信和局部通信两种方式[2]。

我国最早采用的矿井内部通信工具是防爆电话，外形结构如图1。这种电话以磁电为主要动力，因此在矿井中能够保证一定的使用安全性。但这种电话的信号和稳定性都较差。随后又研发了矿用模拟程控调度通信系统，在一定程度上提高了通信的稳定性。到了20世纪90年代，又研发了数字程控调度通信系统，能够同时完成几百个矿井的通信任务，极大地提高了矿井通信的效率。

矿用透地通信系统、矿用漏泄通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统和矿用CDMA通信系统等是矿井移动通信最主要的集中通信系统，在应急救灾通信中对于矿用透地通信系统应用比较广泛，在局部通信中对于矿用漏泄通信系统、矿用感应通信系统和矿用载波通信系统的应用比较广泛，在全矿井无线通信中主要应用矿用小灵通通信系统和矿用CDMA通信系统[1]。

图1　井下防爆电话示意图

2　煤矿自动化技术

我国煤矿自动化技术经历了从继电器到晶体管再到小规模集成电路、单片机的发展阶段，当前已经实现了多种技术手段进行综合控制的转变。大多数矿井内部都设置了相应的生产监控系统，并且拥有较为完善的自动化生产体系。

2.1高速监控网络

工业以太网、专用工业控制网、GEPON网络和McTP系统是目前煤矿企业中使用的主要高速监控网络。在这些系统中以太网系统是主要的控制系统，已经在大多数矿井中获得了应用，由于controlnet的稳定性不足，在未来的应用会越来越少[3]。作为一种新的产品，矿用GEPON网络系统的网络结构形式为点到多点，基于高速以太网平台和TDM(TimeDivision Muhiplexing)时分MAC(Me⁃dia Access contr01)媒体访问控制方式并能提供多种综合业务的宽带接入技术，在综合传输视频、数据、语音等信息方面具有较大的优势，在未来将会得到更加广泛的应用。

2.2自动化平台软件

自动化平台软件包括控制软件、网络服务软件等，根据功能不同，它们被分别安装在服务器的不同层次结构中。这些自动化平台软件是实现煤矿自动化生产的重要工具。自动化平台软件的设计有两种形式，第一种形式是通过国内现有的软件对平台进行优化和开发。第二种设计方式是根据矿井的实际开采状态进行集成开发[2]。

2.3局部生产环节自动化

局部生产的自动化主要可以分为三个方面。首先是煤矿安全检测系统的自动化。我国的煤矿安全检测系统最早是从国外引进的，如英国的Ml⁃NOs系统、德国的T砣00系统、美国的1)AN6400系统等。在我国煤矿自动化发展的前期，这些系统为我国煤矿的自动化生产和管理起到了重要的作用。经过一段时间的发展，已经将这些系统进行了调整和优化，使其更适合煤矿自动化的发展。但当前，煤矿自动化监控系统的集成性仍不够，系统的工作效率不高，稳定性也有待进一步加强，尤其容易受到电磁干扰，降低了其性能。

其次是矿井电力监控系统的自动化。电力系统主要为煤矿的开采提供动力，矿井电力监控的自动化可以有效提高电力管理的安全性和高效性。我国在矿井电力监控上主要采用地面供电的方式，可以对电路实现短路保护、断路保护等。在电路监控系统的应用下，矿井内部由于电力问题引起的安全事故已经较少发生，但电路的稳定性还有待进一步的加强。

最后是矿井水泵的自动化。当前大多数矿井还没有安装这一设备，但从为数不多的应用实例中可以看到，这一设备的功能还是较为完善的，在应用过程中也获得了较好的效果。该设备最大的缺陷就是容易受到矿井水质的影响而发生故障。这种情况可以通过在矿井中增设水泵来解决，但仍需对设备进行进一步优化，从根本上解决水泵稳定性差的缺陷[3]。

3　结语

相比于世界先进国家，我国煤矿自动化的发展还非常落后，很多问题还有待研究和解决，因此需要在实践中不断的提高和发展，通过煤矿自动化能够有效地实现煤矿的高效开采，煤矿生产需要矿井通信作为指挥，煤矿自动化和煤矿通信的有机结合对于提升煤矿产量有很大的作用，因此笔者认为煤矿自动化会向现场信息自动化控制、煤矿远程集控中心和集中控制的全矿井过程自动化方向发展。

参考文献：

［1］王宝琳.浅谈煤矿开采中自动化技术的应用［J］.中国科技财富，2011（16）：91-94.

［2］赵建盛.论煤矿通风中自动化技术的应用［J］.中小企业管理与科技，2011（30）：167-168.

［3］曹继明.关于煤矿自动化的几点探讨［J］.科技创业家，2011（1）：153-157.

(编辑：王智圣)

Present Situation and Development Trend of Coal Mine Automation

GU Rui
（Tong Mei Majialiang Coal Industry Limited Liability Company，Shuozhou036009，China）

Abstract:With the development of technique and economy，the automation of coal mining has significantly improved，and mine automation products is also increasing，therefore to study the present situation and development of automation in coal mines is necessary.This paper introduces the development of automation and communication technology，summarizes the characteristics on the current situation of the development of automation in coal mine，and raised some issues in the development of appropriate corrective action.

Key words:mine automation; present situation; development approaches

作者简介：谷瑞，男，1986年生，山西朔州人，硕士研究生，助理工程师。研究领域：采煤自动化控制。

收稿日期：2015－04－30

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2015.08.054

中图分类号：TD67

文献标识码：A

文章编号：1009－9492 (2015 ) 08－0185－03