煤矿机电技术创新与自动化发展探析

王 超

（长治三元中能煤业有限公司， 山西 长治 046600）

1 煤矿机电自动化技术应用问题

首先是管理制度不完善。相较其他技术领域而言，煤矿机电自动化技术较为复杂，且具备较高的科学性，对此应建立完善且严格的管理制度。但由煤矿产业目前的发展现状可知，多数煤矿机电管理制度存在漏洞，甚至部分煤矿依然采用传统的管理机制，领导人员并未重视自动化技术的应用，煤矿开采效率很难得到根本性的提升[1]。

其次是工程设计存在缺陷。煤矿设备的安装、采矿进度以及采矿费用的预估等工作均离不开工程设计，但目前部分煤矿工程设计工作存在诸多缺陷，自动化设备及技术的盲目使用没有充分发挥煤矿机电自动化技术的作用，无端增大了采矿成本，加之工程设计工作缺乏科学性，以致增大了煤矿开采事故的发生几率。

最后是存在安装错误，且技术较为落后。当前多数煤矿企业依然采用传统的开采技术，在自动化技术方面缺乏专业人才，以致自动化设备安装期间经常出现错误与漏洞，而这些错误操作直接增大了安全事故的发生几率，降低了煤矿的开采效率。

2 煤矿机电自动化技术的创新应用

2.1 应用于井下传送带

煤矿传送系统属于煤矿生产的关键环节，只有其安全高效运行，才可以保障煤矿的生产效益。煤矿传送系统具备运输距离长、运输量大以及运输环境复杂等特点，在运输煤炭期间难免会发生故障问题。对此，企业应采用先进的自动化技术手段对煤矿井上部分上仓传送带、手选矸石传送带、末煤传送带、电磁除铁器以及传动带制动器等设备进行有效控制，采用严密的监测系统可有效管理传送带以及相关设备可能出现的跑偏、撕裂、打滑、煤位以及温度等参数。

当发生危险时，此系统会进行声光报警，之后集中控制室的工作人员，通过扩播电话通知现场人员尽快撤离。起车行驶依据电磁除铁器、手选矸石传送带、振动筛、上仓制动器、上仓传送带的顺序进行，而停车行驶则根据上仓传送带、上仓制动器、振动筛、手选矸石传送带以及电磁除铁器的顺序进行停车。在运输煤炭过程中，任何设备出现故障问题时均可利用集中控制中心的按钮进行报警，并紧急停车，且下位机PLC会将现场设备的监测信息实时上传至工控机，此后工作人员在分析数据后及时采取补救措施[2]。

2.2 应用于矿井提升机

在煤矿运输过程中，矿井提升机占据十分重要的地位，且具备运行速度快、控制系统复杂以及惯性大等特点，经常出现交替转换工作的情况。矿井提升机很容易受采矿现场环境因素的影响，若环境恶劣时，提升机各种机械零件会失去原有功能，即便系统具备安全保护措施也无法完全避免恶劣环境的影响。随着科学技术的不断进步，提升机的控制系统也逐步完善，并开始使用模拟技术以及电子技术，实现自动化集控改造，不但可以保证提升机运行的安全性，且还可以提升其自控能力，简化运行结构，增强设备安装与维修的便利性。当前我国多数煤矿企业的提升机多采用微处理装置，可以通过寻址操作准确发现故障所在位置，使得各设备之间的通信交流变得更加便捷，提升设备系统的自检能力。

2.3 应用于电牵引采煤机与矿井监控系统

采煤机包括机械、电气以及液压等复杂系统，在采煤机中应用电牵引技术可以为采煤机提供足够的牵引力，确保设备的安全稳定运行，降低故障的发生几率。在使用电牵引技术前，工作人员只需要设置电控系统相关参数便可以确保采煤机的运行性能，且随着电子技术的不断进步，电牵引技术也必将在煤矿产业中得到广泛使用。煤矿生产具备高危特点，因此采矿期间应建立全方位的实时监控系统，以全面了解煤矿生产过程。目前，现代化矿井中采用了电网监控、移动通信、安全监测以及工作人员跟踪定位等系统，形成了全面的监控网络体系，可以全面监控各个采煤环节，比如煤炭传输系统、井下排水系统等[3]。

在采矿环节安装自动化监测体系可以有效避免煤炭安全事故，其主要功能为以下几个方面。首先，井下工作人员可以自动考勤，有利于人员管理。其次，可以根据实际地理情况监测井下工作人员在坑道的实时动态，有利于现场调度。再次，若发生矿井事故问题，可以通过监控系统及时查询遇险人员身份，以便及时抢险。最后，抢险过程中可以对井下工作人员快速定位，提升抢险效率。目前我国多个煤矿企业均安装了自动集控系统，尤其是实行了远程操控技术，可以在无人当班的情况下有效监控采矿作业的进行情况，并记录实时采矿动态。

3 自动化技术在三元中能煤业中的应用及效果

三元中能煤业隶属于晋能集团，年产240万t，属于现代化的大型高产高效矿井。中能煤业位于山西长治市长子县境内，煤炭地质储量约为3亿t，核定生产能力为240万t。

3.1 自动化调控监测网络在中能煤业中的应用

中能煤业矿井的调度监控网络采用了美国Rockwell公司的控制产品，分为信息层、自动化与控制层、设备层等三级网络结构。在信息层中利用以太网采集全矿数据，并进行系统维护；在自动化与控制层中利用控制网实现远程控制；在设备层中利用设备网完成低层设备高效集成。

此监控网络中起主导作用的为自动化与控制层以及设备层。其中自动化与控制层采用了主干网光纤，并辅以使用铜缆网络，构成了可以覆盖全矿井的网络系统。控制网属于高速确定性网络，可以实时控制通信传输。设备层属于生产者与客户模式的网络，具备多个节点与支线，用户可以利用一根电缆连接500 m以内具备设备网络功能的智能设备，且不用将导线连接至每一个设备，减少了导线的安装与维护费用。

中能煤业根据实际监控需求设计了两段光纤主干网络，分别为胶带运输系统以及辅助网络系统，且调度室内安装了两段网络，并各配置了三台工业控制计算机。其中两台主要完成监控调度任务，另一台则主要执行管理信息，并进行故障报警。综合自动化系统覆盖了中能煤业所有的煤矿生产环节，可以实时采集各个环节的生产数据，且可以对矿井排水系统以及井下三个变电室进行自动监控，保障了采矿人员的安全性，提升了矿井的经济及社会效益。

3.2 自动化调控监测系统的运行效果

综合自动化系统在中能煤业运行半年后，企业减少了72个工作岗位，采矿效率得到明显提升。同时，吨煤采掘成本降了20多元，直接成本仅为14元左右，有效提高了企业的经济效益。除此之外，自动化技术在中能煤业中的成功应用也使得矿井综合自动化工程在晋能集团得到全面推广[4]。

4 结语

煤矿机电自动化技术的创新应用有效体现了煤矿生产的安全性，也提高了煤矿企业的生产效率，在煤矿产业发展进程中占据十分重要的位置。我国煤矿自动化技术在应用期间依然存在多处不足，需要深入研究，扩大自动化技术的应用范围，以真正实现安全高效生产目标。