机电自动化技术在煤矿中的实际应用

赵海蛟

中煤昔阳能源有限责任公司白羊岭煤矿 山西晋中 045300

随着国民经济的飞速发展和科技的重大进步，信息技术正逐步被引入社会各个领域，导致了社会生产向信息化、高度一体化的转变，煤矿机电自动化是信息技术应用的产物。煤矿机电自动化有效地防止了传统矿山的安全隐患，降低了发生事故的概率，大大提高了开采的安全性和可靠性，是煤炭工业可持续发展的重要基础。

1 煤矿机电自动化特点

1.1 高可靠性

基于煤炭工业中使用的传统手工技术，机电自动化技术的应用使整个煤矿综合体能够实时监控，及时发现其中的微小变化，并通过警告员工消除异常情况，提醒员工增强防范意识。在风险因素较多且这些风险因素具有不可预测性特点，复杂的作业环境中，要合理使用煤矿电气设备，还需加强日常管理，特别是通过应用自动化技术来满足安全生产的需要[1]。

1.2 开放性

目前，机电自动化在煤矿电气设备中的应用不断扩大，同时提高了机电设备的智能化水平，使工作人员能够控制煤矿生产环节，带动煤矿电气工程的发展。特别是通信技术在煤炭机械电气设备中的应用，提高了机电设备的灵活性和操作效率，并确保机械设备的有效连接，简化其操作过程，使员工在作业中能够交换设备发出的信号，展示了这项技术的开放性。

2 煤矿机电设备的自动化现状

2.1 煤炭机电和信息系统基本上是分开构建的

首先，建设不同于一般的信息化项目，由信息中心负责，自动化系统由机电部门负责，因此在建设过程中存在沟通协调问题。然而，在意识形态意识中，人们普遍认为信息和自动化之间没有自动联系。同时，机电煤矿信息化建设过程中，面临着许多问题，比如很多企业的高速企业内部网，大都用于文件传输，或通过互联网获取信息。相对较少的企业应用程序可能带来可观的效益，但是作业过程中很多信息来源必须手动录制，不仅不能保证信息来源的准确性，而且增加了人工成本，他们虽然活跃在信息化，但是基本没有实际用途。大部分煤炭企业负责人认为，信息也是空的，不能带来切实利益，企业生产和管理的进步减缓建立煤炭企业的信息。在建造自动化系统的过程中，总是专注于单个设备或一套系统的管理，因此产生了清晰的碎片，以致于对自动化系统的理解是有限的。自20世纪初以来，国际上自动化的微电子技术，特别是计算机和感官技术的出现导致了自动化的快速发展。半个多世纪以来，在发达国家发展了燃煤电机装置、设备条件、生产效率和煤矿总体安全生产水平之后，特别是在最近几年，广泛采用自动化管理方法和大型自动化设备之后，使得员工的工作效率大大提高，自动装置的使用率也在增加。我国的自动化进程相对缓慢，但仍处于机械化最普遍的阶段，大型自动化技术开采过程远落后于发达国家。在一些定居点和定居点的矿井中，最原始的手工生产方法广泛使用，即使是大型和中等规模的煤矿也主要用于联合开采。

2.2 我国煤炭开采水平仍然处于多层结构和复杂化

能力和技术水平不能适应实际需求，煤矿设备相关技术水平需要进一步完善和改进，需要学习国外先进自动化技术，不断提高自己，扩大对国家煤矿安全生产的新研究方向。首先，开发具有技术竞争力的矿产设施，以便独立开发基本技术；第二，提高设备自动化的总体水平，使其自动化功能尽可能的得到充分利用；第三，微处理器技术的发展和从自动化到小型化的转变；第四，机器人的人工智能正在成为一种趋势，可以降低劳动成本，减少作业人员伤亡；第五，节能和环境保护被列为战略新产业，有效节能技术和设备的发展是迫切需要的。在自动控制系统中，反馈控制系统是由控制设备工作过程中对信息的反应来决定需要控制的设备的调节和控制。通过输入和输出信息之间的反馈来调节偏差，可以对需要控制的设备进行控制，并以此来完成具体的任务。反馈控制系统根据功能的不同，包括比较元件等组件，测量元件、放大元件、给定元件、执行元件和校正元件，其中最重要的是将实际测量值与所述元件的实际输出进行比较，从而得到偏离值；要求控制的装置称为测量元件，它要求反馈可调输入量；执行单元为需要管理的设备提供指示，从而使其工作更容易；校正元件主要起到补偿作用，用于整个系统的校正组织。根据控制方式，自动控制系统可分为三种：反馈控制、开路控制和综合控制。根据元件的类型，可分为机械元件、电气元件、机电元件，以及液压和气动系统。只有消除环境干扰和元件特性误差，才能保障测量系统的整体精度稳定性和准确定，从而确保通过自动控制系统的控制值与期望值相等。

3 机电自动化技术在煤矿中的实际应用

3.1 矿井高清图像监控系统的应用

以智能综合监控集成平台和万兆工业环网为基础，用全覆盖的自动化监视器和远程遥控技术来控制矿井，使技术人员能够充分了解作业环境和生产情况，为开采作业提供重要的指导，及时处理各类突发状况。如在井下机械设备故障或环境异常的情况下，调度员会得到相应的预警信息以此为依据控制井下作业，使采掘工作者能够及时准确地了解矿井的真实情况。通过存储各岗位环境、设备运行等数据，进行统计分析后形成数据库，实现全矿安全生产信息跟踪管理和预警传输功能。但我们相对较短的时期发展自动化，尚未形成完整的系统理论，没有控制设备生产经验，许多煤矿机电自动化控制工具，需从国外进口，可以说，我国长期处于依赖西方国家[2]。近年来，在我国有关部门的积极支持下，我们继续开展煤炭监测设备研究，取得了显著进展，建立了一个更完善的理论系统，缩小了与西方国家的技术差距，煤炭控制设备产量逐步提高。煤炭生产中越来越多的人获得了电力机械控制煤矿的技术，地下开采中产生的甲烷等气体控制也越来越精确。

3.2 供电自动化的应用

供电系统是煤矿中较早实现自动化的项目，有成熟的使用经验。供电自动化是将全矿所有用电设备和线路进行统一管理，利用计算机、现代电子、通信、信号处理等技术，实现自动监视、测量、自动控制、微机保护以及与矿调度室通信等功能，优点是全矿设备用电统一分配，大屏幕全方位监视与操作开关，在线故障自诊断并报警。微机远动装置主要用来集中收集各配电室的所有信息，输出开关信号调节设备的整定值，并返回已完成操作的信息，实现遥测、遥信、遥控、摇视，事件记录，电能采集，自恢复和自检测功能。微机防误闭锁装置用来模拟操作、打印电子操作票，是变电站运行的又一道安全防线。供电自动化使全矿实现了供电的高效、安全，效果明显，要进一步向井下各配电点推广，扩大使用范围。

3.3 煤矿掘进工作面的自动化

掘进工作在煤矿井下占比很大，如实现自动化对全矿的减员提效意义重大。掘锚护一体机的使用有效的解决了掘进机、液压支护、锚杆钻机分别作业的问题，以掘进机为基础巧妙的将三种设备整合在一起，优化了作业流程提高了工作效率，其次安装顶板离层在线检测系统巷道安全更有保障，为掘进工作自动化、智能化提供了条件。PLC集控系统的应用使输送机实现自动化控制，各种保护齐全可靠，根据动态数据合理调整运输机的运动速度，在调试自动化技术时，降低了煤矿皮带的相对滑移，使输送机平稳运行，避免了热能的产生，而且在平行速度下，煤块不容易脱落。简化和现代化的机器使用方便也更容易实现自动化控制。随着企业在自动化方面不断取得新成果，相信自动化技术很快会在许多领域，特别是在掘进过程中，提高掘进工作效率，减少现场作业人数，提高矿井安全生产水平。

3.4 煤炭开采过程中综采工作面三机也非常重要

该系统工作相对复杂，受供水、液压、机械设备、电气设备及现场环境等多方面影响，且设备装机功率越来越大十分笨重。这几年电牵引采煤机的应用，大大提高了设备故障管理的效率和维护稳定性，电牵引采煤机的应用极大地提高了采煤系统的性能，只需要使用电力控制系统来设置参数，从而确保了采煤的效率，同时为采煤工作自动化、智能化提供了条件。液压支架的电液控系统使用液压加固程序，通过计算机控制液压支架实现了多架组合移动的功能，在液压支架中使用自动装置可以有效地抵抗煤层顶板的冲击，以避免煤层顶板问题对采矿造成不可弥补的影响。在我国液压支架上使用自动化也有很大的发展空间。技术人员进一步研究在现有的集控系统中后配合工作面环境和煤层等参数可短期内实现远程控制。

4 发展

近年来，信息学技术迅速发展，电力控制技术得到了更新，在这一阶段，它们已成为煤矿电气设备的重要技术工具[3]。众所周知，煤矿开发过程涉及许多因素的风险，因此有必要进行实时监测，立体开发整个过程来控制煤矿。如今，许多矿山企业有针对性的实施了移动通信技术、电网控制技术和安全控制技术。通过完整的监测网络覆盖了矿井生产的所有环节，如地下下水道、防爆、地面压力系统、传输系统等。中央监控系统的应用反映了自动化的好处，其最终目标是降低事故发生的风险，减少事故发生的可能性。简而言之，有效地使用自动化的采煤管理方法可以实时监测煤矿作业人员的工作效率和作业现场实际情况，并完善对井下工作的监测。自动化管理的概念是将控制器和控制设备等元素结合起来，使用一系列控制系统，在没有作业人员的情况下执行特定任务，控制电动机械设备或根据事先确定的程序自动控制生产。随着现代计算机技术的发展，自动控制技术的应用范围将变得越来越广泛。

在采煤方面存在真正的安全威胁，当出现违规和误判时，就导致了与采煤安全相关的事故频繁发生，并影响了煤矿企业的生产效率。但是从实际出发，很多技术层面的东西还是不能很好的融合，需要投入大量的人力、物力和财力去解决。煤矿机电设备是一种综合机械设备，需要逐步发展为信息化，需与实际情况相结合，发展符合煤炭生产特征的自动化煤炭和管理系统，并逐步提高自动化水平和提高煤炭企业的效率[4]。与目前煤炭市场的情况相结合，努力降低煤炭生产成本，提高煤炭生产质量，促进煤炭企业的可持续发展。不管怎样，安全永远是第一，煤炭工业企业要重视开采过程中的安全，实现自动化该技术在煤矿电气设备中有充分的应用，并提供了人员安全稳定的采矿环境。

5 结语

鉴于上述，随着提高科学技术水平，在煤矿开发过程越来越意识到使用机电自动化手段是必要和重要的，煤矿逐步实施和应用新技术发展目标满足当代的需求，根据需求煤炭开采和标准安全采煤。要求电机自动化煤矿技术创新、改进缺点、开发新技术、扩大自动化技术、提高生产过程安全、降低事故安全，从而促进煤炭工业的稳定快速发展。