煤礦采煤中自動化技術的運用價值

劉文利

（山西鄉寧焦煤集團通合煤業有限公司 山西省鄉寧縣 042100）

煤礦素來有“工業糧食”的稱號，我國工業的發展離不開煤礦，它在國民經濟的發展中發揮著極其重要的作用。近年來，隨著科技的快速發展，煤礦行業引入了許多自動化設備應用到采煤過程中，這大大提高了煤礦采煤的自動化程度和生產效率，降低了工人的勞動強度。但煤礦能源的短缺，造成市場競爭越來越激烈，面對激烈的市場競爭，只有將高新技術利用于采煤過程中才能在提高生產效率的同時，科學降低煤礦開采成本。本文主要分析了煤礦采煤過程中運用自動化技術的價值，探討了未來煤礦自動化技術的發展趨勢以及自動化技術在煤礦采煤中的應用策略。

1 煤礦自動化技術

計算機和通信技術的飛速發展，為自動化技術在煤礦中的運用創造了基礎條件，在一定程度上提高了煤礦行業的信息化和自動化程度。目前，發達國家的煤礦自動化程度較高，礦井在生產過程中引入了監控系統和保護系統，以防止突發事件造成人員傷亡，煤礦采煤、掘進、采煤運輸及供電、排水等輔助設施也均已實現信息化，采煤整個生產過程都完整運用了自動化技術，這為發達國家的煤礦機電一體化創造了發展優勢。當下是信息技術持續快速發展的時代，所以自動化技術也要符合網絡化、智能化以及多功能化的要求。我國作為一個發展中國家，近年來煤礦自動化技術的發展也有了較大進步，但與發達國家相比煤礦自動化水平仍有待提高，對于煤礦自動化技術應用的方法還需要不斷改進和完善。部分煤礦企業生產的小環節中已經實現了機電一體化，機電一體化的優勢也在生產過程中得到了凸顯，但由于我國自動化相關技術的落后，煤礦自動化技術和發展水平仍落后于發達國家。在目前的自動化技術運用中，我國大多數企業的自動化設備和系統都較為簡單，且均為獨立運行，自動化設施之間的網絡通信和信息共享具有局限性。近年來，國家相關部門對于煤礦行業的自動化技術相當重視，在自動化技術和設備方面投入了大量資金，但由于缺乏完整的自動化信息系統，導致這些資金的投入并未對煤礦自動化技術的發展起到有效的促進作用，所以未來，煤礦自動化技術的運用方法需要建立完整統一的系統，為自動化技術在煤礦采煤中的應用提供指導方向，這也是未來煤礦行業自動化系統發展的趨勢和方向。

2 煤礦采煤作業中自動化技術的應用價值

現代化和信息化時代的自動化技術具有明顯的智能化、網絡化特征以及功能多樣性。目前，我國煤礦自動化技術應用尚處于不斷發展和完善時期，逐漸由原來的過程系統控制方向轉向了集成總線系統方向[1]。下面就煤礦采煤過程中自動化技術的應用價值進行詳細論述。

2.1 提高生產設備可靠性和生產過程安全性

煤礦行業一直以來都是高危行業，因為煤礦資源都在地下，所以工人的一切工作任務都需要在地下完成，地下工作環境復雜危險，且有著很強的生產連續性，所以尋求安全性較高的生產手段一直都是工作重點，我國政府也對煤炭作業的可靠性和安全性提出了更高要求。將自動化技術運用于煤礦開采中可以有效確保生產的安全性，自動化設備內置高度集成電子元器件和專用芯片能提高設備的可靠性，可靠性高的生產設備才能有效保證生產的安全性。另外，自動化設備的軟件系統也較為靈活，不僅可以在其中設置涵蓋各種控制程序、故障檢測以及診斷程序，還能將這些程序進行組合，形成完整的自動化控制系統，并且其控制功能、組態檢測和故障保護等功能之間聯合緊密，可大大提高整個自動化系統的可靠性[2]。

2.2 解放勞動力

計算機技術日漸成熟，所以自動化技術往往與計算機技術結合在一起應用于煤礦采煤生產過程中，電氣自動化由計算機進行核心控制，計算機體積和功耗較小，但其存儲功能和運算水平強大，適用于工作空間小的煤礦電氣自動化產品，比如科技含量較高的煤炭機電設備。將自動化設施運用于煤礦采煤工作中，能及時對周圍的工作環境作出準確判斷，方便工作人員盡早撤離，在一定程度上降低安全風險，智能設備可以時刻處于良好的工作狀態。另外，自動化設備可以自動適應工作環境，及時、準確地利用采集到的參數信息進行故障診斷并對診斷結果進行分析，對以后工作過程中可能出現的故障進行預測。相比較傳統的煤礦工作設備，自動化設備可以有效減輕煤礦工人的體力勞動量[3]。

2.3 有效節約煤礦能源

自動化設備是實現自動化技術的根本條件，是自動化技術的基礎內容，所以要實現煤礦采煤自動化技術，就要優先使用像高效電機和高效風機這種能耗低的機電設施。另外，在實際工作過程中，自動化設備可以根據具體的工作情況隨時調整設備的運行狀態，因為自動化系統可以根據系統的實際負荷情況及時調整，能在一定程度上優化系統運行周期和運行狀態，所以能有效避免和減少不必要的能源損耗。比如，通過自動化系統控制，可以使工作設備進行軟啟動和平滑調速、恒減速制動等。這樣一來設備在工作過程中，可以有效降低電流、轉矩對設備造成的沖擊，減少設備出現故障的頻率，降低維修成本，使得設備能在大多數時間保持正常的運行狀態。

2.4 提高煤礦采煤效率，保證采煤質量

目前，在煤礦采煤過程中，已經引入了許多智能的自動化設備，比如可以自動運行控制采煤機的控制系統、在線監測工況的診斷系統、診斷系統與專家診斷系統、顯示系統及故障預報等，這些自動化系統智能化程度較高，應用于煤礦采煤過程中，可有效提升煤礦采煤的自動化水平，在有效提升生產效率的同時，保證生產的質量。自動化設備和系統，在工作過程中，可以實現對工作過程的智能監測，根據周圍的工作環境對工作方法及時進行調節和完善，還能在工作過程中智能監測故障[4]。同時，隨著自動化設備和技術在煤礦采煤生產作業中的應用頻率增高，系統的自動化程度也越來越高，這在很大程度上提高了采煤質量。

3 煤礦自動化技術的發展趨勢

3.1 由過程控制系統轉向集成總線系統

隨著經濟的發展和科技的進步，煤礦采煤的自動化和智能化程度越來越高，煤礦行業的自動化技術并不能止步于單個環節的自動化，還應實現整個工作過程及其他過程的系統自動化，為了實現全過程自動化，針對煤礦采煤要引進先進的自動化設備，提高操作人員的專業技術水平，這樣在設備出現故障時才能及時維修，讓設備盡快投入正常作業中。煤礦行業的自動化需要建立在工作設備自動化的基礎上，只有設備自動化才能實現煤礦采煤自動化。在工作過程中確保礦井內部的生產安全，全面應用信息化、網絡化、自動化以及數字化的煤礦采煤技術，并在本地形成可移動、能進行遠程控制工作設備的綜合數字化控制管理系統。系統在運行時，使用傳感器實時采集礦井內的現場信息，系統再對采集到的信息進行加工處理，然后發出指令實現對采礦設備的控制，并依據網絡將所有的控制系統進行連接，將各控制系統得到的信息傳遞到地面上的集中監控中心，最后利用監控管理軟件和監控服務器實現對礦井所有工作的集中管理[4]。

3.2 建設企業級的自動化集成控制中心

企業級的自動化集成控制中心作為煤礦自動化技術的發展趨勢，完全自動化的工作過程監控是煤礦自動化技術的進步方向。自動化技術的應用和發展會在一定程度上弱化礦井級的自動化集成控制中心，企業級的自動化集成控制中心會逐漸弱化礦井級的自動化集成中心，這是煤礦采煤自動化技術發展的必然趨勢，企業級自動化集成控制系統中，自動化集成控制的中心并不是簡單作用于某個層面，而是將企業的管理層、安全控制層、基礎設備層以及過程調度層進行集中控制和調度，能有效提高煤礦產業的自動化程度，以及提升生產效率，降低企業運營成本并保證采煤質量[5]。

4 自動化技術在煤礦采煤中的具體應用策略

4.1 采煤過程中的自動化技術運用

自動化技術在煤礦采煤中具有極其重要的作用，煤礦作業中最重要的工作內容就是采煤，在進行煤礦開采完成后才能進行后續的運輸和使用，而將自動化技術運用于采煤過程中，能在保障采煤工作環境安全性的同時，有效提升采煤效率。使用自動化設備進行煤礦采煤，借助程序編程對自動化設備進行遠程控制，能有效提高整個煤礦產業的自動化水平。智能設備相比較傳統的煤礦采煤方式，工作效率更高，而且自動化設備在挖煤過程中可以監測現場工作環境，有效保障生產安全性。采煤機在工作前，只要工作人員事先設定好工作時間和工作方式，之后不需要人為操作，采煤機就可以根據預設的程序來獨立開展工作。

4.2 挖掘礦井時的自動化技術運用

進行煤礦開采時，首先需要挖掘礦井，接下來一系列的煤礦開采作業都需要在礦井中進行，如果礦井挖掘質量不過關，后續的煤礦采煤的安全性也無法得到保障，給后續一系列工作埋下安全隱患，造成不利影響[6]。礦井的挖掘效率關乎整個煤礦開采的效率，所以在挖掘礦井時應積極使用自動化技術，提高挖掘速度和工作效率，目前，自動化挖掘機已經在實際的礦井挖掘中得到了使用，自動化挖掘機由開關箱、操作箱和照明燈以及壓扣控制按鈕等組成，相比較手動操作的挖掘機，其安全性更高。同時，運用自動化系統，掘進機液壓系統會與自動化技術進行良好配合，可以在很大程度上提升挖掘效率，節約礦井挖掘時間，為后期的其他工作提供充足的時間。

4.3 煤礦運輸過程中的自動化技術運用

傳統的煤礦運輸方式是利用人力進行煤礦的搬運，這種運輸方式無法為運輸工人的生命安全提供保障，搬運速度也較慢，工作效率低，自動化技術可以有效提高煤礦運輸效率，節省運輸成本，安全性也較高，不易受其他因素的影響。應用自動化技術進行煤炭搬運，可有效促進提高工作效率。

5 結束語

煤礦采煤的工作過程較為復雜，礦井挖掘、煤礦開采、煤礦運輸、排水、供電都屬于采煤的工作范疇，且工作環境惡劣，地下工作環境復雜危險，工作過程中，風險因素較多，危險性高，對于未知的風險因素無法有效評估，也就沒有相應的應對措施，這導致煤礦挖煤常年都有人員傷亡。國民對煤礦需求的不斷增加，促進了自動化技術在煤礦挖煤中的應用，同時現代化信息網絡和科技的逐漸成熟，也為自動化水平的提高創造了有利條件，我國的自動化技術應用水平逐漸成熟。自動化技術在煤礦挖煤中的應用，可以有效提高生產效率并保證生產品質，提高作業生產過程的安全性，解放部分勞動力，智能設備的投入，能有效節約能源，減少能源損耗。目前，我國煤礦行業的自動化技術尚在不斷改進和完善，由原來的過程系統控制轉向集成總線系統方向，針對煤礦挖煤既有單個環節的自動化，又有能運用于整個煤礦挖煤過程的自動化系統，另外，包含全礦井和企業級過程2 個自動化集中控制中心在內的企業級、中央級別的集成控制系統，已經成為了未來煤礦挖煤自動化技術發展的必然趨勢和方向[7]。所以，在煤礦采煤、煤礦掘井以及煤礦運輸過程中應用自動化技術就顯得尤為重要，在煤礦挖煤的各個環節引入自動化設備，構建自動化系統，可以切實提升煤礦采煤的自動化水平，提升生產安全性，保障采煤質量。