矿井排水自动化控制研究

刘德刚

摘要：排水工作对于矿井生产环境有着非常重要的安全影响，为了能够及时对矿井内的水分进行排除，一般中大型矿井生产企业都会采用自动化控制系统来进行，与人工操作相比，自动化排水系统工作效率高，反馈速度快，能够根据不同的实际情况及时作出判断，矿井内部水分进行及时排除，提高矿井生产环境的安全水平。在PLC基础上进行定向设计的矿井自动排水系统主要由排水硬件设施和监控系统两部分组成监控系统针对矿井内的排水模式分为自动挡半自动挡手动挡可根据不同需求来回切换，保证矿井排水系统处于可控状态，监控系统还能根据当前水位实际情况来调控水泵的工作状态，减少用电高峰期的电能损耗，保证企业在排水过程中也能够有效控制电力成本的投入。

关键词：矿井;排水系统;自动化控制;PLC

引言：煤矿生产属于特殊生产门类，由于其生产所在的主要区域为地下，所以容易受到地下地质结构分布和地下水位的影响。对于地下矿井而言，水位的控制是至关重要的，如果不能对地下水位进行有效控制，施工机械和施工人员都会处于危险的工作环境。煤矿企业生产过程所面对的多种威胁中，积水处理是发生频率最高也是影响范围最广的，一类对于企业的安全生产和产能效率都会造成极大的影响，矿井积水的处理办法主要包括尽可能提升排水系统自动化程度时期，能够尽快发现水位上涨进行及时的干预，其次是对排水巷道的分布进行进一步的优化，使其能够紧贴矿井实际情况更加合理地进行分布。目前我国已经有相当一部分矿山企业在矿井生产过程中为保证生产安全或产能，采用了自动化控制系统，但总体而言，由于矿山企业在投入自动化系统的时间较晚，所以与系统磨合时间较短，整体的布置水平也处于较低状态，还需要工作人员经长时间的磨合使用来挖掘出更大的潜能。

1.排水系统的设计

矿井排水系统基于排水监控系统和排水系统两部分组成矿井排水和天气地质条件有必然联系，也正因为如此，所以每一个生产的煤矿所配套的矿井排水系统都不尽相同，要按照当地地质结构特点和地形地貌等实际情况来进行布置及排水效能和排水系统的分布存在较大的区别。和矿井排水系统设计工作有直接关系的参数，包括矿井正常情况下的用水量，最大用水量，矿井水位深度矿井井水密度，根据国家相关规定，在进行矿井排水系统的设计时，一定要根据具体的排水量选择合适的水泵，备用水泵，排水管设计工作同样也是维系着整个排水系统能够顺利完成既定工作的基础，除此之外，排水系统自动化想要实现，还要有相应的配电设备进行支持，这一整套排水自动化系统的设计都要实事求是地按照矿井实际情况来进行设计，绝不能生搬硬套，犯经验主义错误。

2.矿井排水监控系统的功能

矿井监控系统是实现矿井排水自动化的眼睛，为排水系统实时接收相应的水位信号。并且对排水系统的运行状态进行全面检测，根据当前水位情况和系统工作状态进行控制决策，整个控制工作由计算机辅助相应的程序设备共同进行，并有大量布置的传感器对井下设备运行状态所处环境和监控对象状态进行实时监测，通过移动传输网络及时将信息传递至控制中心，确保控制中心收集到的信息能够以极短时间进行不断的更新确保控制中心人员能够及时掌握井下一切与排水系统相关的参数信息。工业控制计算机在plc继电器作用下进行控制方式的切换，选择相应规格的工作水泵，保证排水系统既能完成既定的工作任务，同时在完成工作任务的过程中也能够对能耗进行控制。防止系統长时间处于高负荷运行状态，造成系统内部硬件设施的过度磨损老化，影响到系统的工作稳定性。矿井排水系统监控系统所具备的功能：

（1）保护和报警功能，在排水系统中经常会出现机电，由于长时间高负荷运转而造成过热情况，开关故障也是一种常见的情况，系统在检测到这些故障后，会自动发出告警并终止系统运作，同时能够为检修人员就故障出现的大致位置和类型以及数据特征进行展示。方便检修人员能够在第一时间判断故障出现的原因和位置，及时进行干预，减少故障所造成的影响范围，提高系统的运行稳定。

（2）由于地下矿井的排水工作至关重要，因此在其控制系统的选择上设置有多重保险，在一般情况下处于全自动控制状态，在这一状态下监控设施控制系统操作系统信息传输和程序运行的方式来自动进行，信息在系统间高速运作，根据程序下达相应的工作指令，与人员操作模式相比，由于无论是终端还是控制点，其操作都是游戏算机完成，所以几乎没有等待时间可以及时反馈相应的结果，整个运作非常高效，也能够大幅度降低人为失误而造成的意外故障，工作效率高减轻了工作人员的部分劳动强度，实现了工作环境的改善，同时也能够实现数据即时共享和反馈的及时生成。另一种工作模式为半自动模式，虽然基本的工作内容仍然是由程序自动进行，但是在关键部位留有人员干预观察的接口和机制，以防止在特殊情况下必须由人员进行干预控制。除以上两种模式以外还有一种纯手动操作的方式，这种模式运行的时间较短，因为工作效率无法与前两种相比，但是在特殊情况，尤其是自动控制系统出现故障或工作不稳定时，这样的干预机制还是十分有必要的。

结束语：

对于煤矿生产企业而言，井下环境复杂，如果出现大量涌水，对于机械设备和工作人员都会造成非常严重的安全威胁，同时对于生产秩序和生产进度也会构成致命的影响，因此就需要一整套能够及时发现涌水情况并予以有效干预控制的排水系统，来维持井下工作的正常进行当前随着信息传输技术的完善和传感器设施采购成本的降低，自动化系统能够涵盖的范围和领域越来越多，对于矿井排水工作而言，如果采用自动化系统能够大幅度提高系统的反应效率和工作效果。

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