采煤中自動化技術(shù)的應(yīng)用分析

摘 要：隨著全球能源緊張的問題越來越突出，很多礦井年限越來越長、礦井開采越來越深的現(xiàn)實問題也擺在煤礦企業(yè)面前，不僅會影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且會導(dǎo)致事故發(fā)生率增加。在這種環(huán)境背景下，自動化采煤技術(shù)應(yīng)運而生，自動化技術(shù)可以在沒有人為操作條件下由操作機(jī)器人按照特定的程序完成操作，這種全新的生產(chǎn)力不僅可以提高工作效率，而且最大程度上保證了采煤作業(yè)安全，因此在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用范圍越來越廣泛。文章主要針對采煤中自動化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：采煤；自動化技術(shù)；綜采作業(yè)面

1 綜合機(jī)械化采煤裝備特點

煤炭井下開采必然要向著高產(chǎn)高效集中化生產(chǎn)的方向發(fā)展，而提高綜采工作面單產(chǎn)是提高礦井產(chǎn)量及工作效率的前提，進(jìn)而實現(xiàn)一礦一面或一礦二面的高度集中化生產(chǎn)。在這個過程中要不斷提高開采強度及采煤機(jī)的有效開機(jī)率，增加工作面出煤點；此外，還要保證綜采設(shè)備及礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，將輔助工序的影響時間降至合理最短時間內(nèi)。具體而言，自動化采煤機(jī)械的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，高度集成化管理。采煤機(jī)電自動化實現(xiàn)了信息采集、傳輸、處理等功能于一體的集成化管理，計算機(jī)、可編程邏輯控制器、單片機(jī)等，高精度傳感器及傳輸元件完成信息采集及傳輸，經(jīng)過處理后的信息再轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信息通過友好人機(jī)界面及時反饋至控制人員處，最終可實現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備整體運行狀況的實時監(jiān)控。其次，高度智能化。隨著微處理器信息處理能力的不斷提升，采煤機(jī)電設(shè)備的智能化程度也越來越高，比如電牽引采煤機(jī)通過數(shù)字交變頻同步電動機(jī)控制可實現(xiàn)負(fù)載控制及矢量控制。最后，多樣化。自動化技術(shù)在多種采煤機(jī)電設(shè)備中均有應(yīng)用，因為其產(chǎn)品多樣，應(yīng)用廣泛，僅傳感器一個大類就包括壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器等。在實際應(yīng)用中，自動化系統(tǒng)可以通過設(shè)置多種通信接口來適應(yīng)不同的系統(tǒng)的信息傳輸需求。

2 采煤自動控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成

以某煤礦企業(yè)某工作面為例，通常一套完整的采煤自動控制系統(tǒng)包括以下幾個部分：首先，工作面支架電液控制系統(tǒng)。其包括電磁控制換向裝置、各類傳感器裝置、支架控制器、人機(jī)操作界面、數(shù)據(jù)傳輸裝置及定位裝置等。在操作過程中，人機(jī)界面向電磁先導(dǎo)閥發(fā)送指令，換個閥體打開對應(yīng)管路開關(guān)，支架千斤頂上下腔進(jìn)行回液完成動作。系統(tǒng)中各種傳感器將監(jiān)測到的壓力數(shù)據(jù)、行程數(shù)據(jù)再反饋至操作中心，便于其實時控制。其次，集成智能供液系統(tǒng)。該模塊主要包括水過濾裝置、RO反滲透過濾裝置以及自動配液裝置等，其中水過濾裝置要嚴(yán)格控制過濾精度不到大于5？滋m。再次，自動化系統(tǒng)。該模塊主要包括視頻顯示裝置、遠(yuǎn)程控制裝置及數(shù)據(jù)顯示傳輸裝置等。其中遠(yuǎn)程控制裝置要具備優(yōu)良的性能及可靠性，主要功能包括三機(jī)起停、閉鎖等。最后，輔助裝置，主要包括UPS井下防爆不間斷電源、泵站控制系統(tǒng)、PLC集成控制柜等。

3 采煤作業(yè)中自動化技術(shù)的實際應(yīng)用

在采煤作業(yè)中的各個環(huán)節(jié)都會用到自動化技術(shù)，具體如下：

3.1 電牽引采煤中的應(yīng)用

傳統(tǒng)采煤機(jī)中主要采用液壓牽引的模式，而自動化技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了電牽引的轉(zhuǎn)變，不僅簡化了采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)，而且提高了設(shè)備的安全性、可靠性，改善了傳動效率。電牽引的信息反饋及設(shè)備控制均采用了高集成化的電子元件及可編程控制器，無論是設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測、設(shè)備故障的診斷，還是數(shù)據(jù)顯示及操作控制，均實現(xiàn)了自動化控制。其中運行狀態(tài)監(jiān)測的主要內(nèi)容包括采煤機(jī)的位置、電壓、溫度、牽引力等指標(biāo)，而自動故障診斷模塊可以根據(jù)運行狀態(tài)監(jiān)測的結(jié)果對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行分析，判斷是否發(fā)生故障，并向生產(chǎn)調(diào)度及時反饋判斷結(jié)果；調(diào)整設(shè)置采煤機(jī)工作參數(shù)，可以保證采煤機(jī)工作功率、狀態(tài)的穩(wěn)定性，從而提高其工作可靠性。

3.2 在井下傳送帶及礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

帶式輸送機(jī)是煤炭井下運輸?shù)闹饕绞?，傳送帶運輸要保證其安全性、可靠性，才能穩(wěn)定實現(xiàn)相距較遠(yuǎn)兩點間的物料傳送。全自動化帶式運輸機(jī)主要通過CST軟件實現(xiàn)整個運輸過程的自動化控制，不僅可提高單位運輸量，還可防止煤料散落、皮帶打滑跑偏等故障問題，大幅降低了運輸設(shè)備的出錯率及故障率，保證井下原煤運輸?shù)某掷m(xù)性。礦井提升機(jī)的主要作用是將原煤及人員輸送至地面，相比其它機(jī)械設(shè)備，礦井提升機(jī)運行過程中不良影響因素較多，比如運行時間長、頻率高、提升重量大、井下作業(yè)環(huán)境惡劣等，因此保證礦井提升機(jī)運行的安全性、可靠性至關(guān)重要。應(yīng)用PLC控制技術(shù)可以實現(xiàn)礦井提升機(jī)信號系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)字化控制，軟啟動控制可以保證礦井提升機(jī)平滑、無沖擊啟動；數(shù)字監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)則可對提升機(jī)的運行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，包括位置、速度及工作電流等；此外，礦井提升機(jī)自動控制系統(tǒng)還具備主動斷電、安全制度等預(yù)防保護(hù)功能，可最大程度上保證設(shè)備安全、穩(wěn)定的運行。

3.3 自動化技術(shù)在液壓支架中的應(yīng)用

在井下采煤作業(yè)中，液壓支架是保證設(shè)備安全作業(yè)的關(guān)鍵模塊，現(xiàn)階段液壓支架已經(jīng)實現(xiàn)出自動化電液控制。其主要利用計算機(jī)與壓力傳感器控制電液閥，與傳統(tǒng)的液壓控制相比，電液控制可減少液壓支架對巷道頂板的壓力沖擊，并具有自動移架功能；在液壓支架對應(yīng)位置安裝的傳感器，可以將支架的工作狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)等指標(biāo)收集起來，傳送至計算機(jī)控制中心，控制中心再根據(jù)工藝參數(shù)設(shè)定將控制信號發(fā)送至液壓支架，命令其執(zhí)行完成，即可完成液壓支架的智能化控制。

4 結(jié)束語

總之，煤礦的開采過程具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性的特點，其在掘進(jìn)、采煤、運輸、供電、排水等多個環(huán)節(jié)均涉及到自動化技術(shù)，從某種程度上講，我國煤礦生產(chǎn)中自動化系統(tǒng)應(yīng)用的有效性、可靠性、穩(wěn)定性，會對整個煤礦的安全生產(chǎn)產(chǎn)生決定性影響，因此研究自動化技術(shù)在采煤作業(yè)中的應(yīng)用具有重要現(xiàn)實意義。

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