自動化技術在煤礦安全生產中的應用及改善措施

景少波

(陜西陜煤陜北礦業有限公司,陜西 榆林 719000)

0 引言

隨著科學技術的迅速發展,煤炭工業也達到前所未有的規模,煤礦企業要想更上一層樓,就必須解決目前存在的一些問題。煤礦的生產事故給企業和社會帶來了很大損失,必須持續改進礦井的安全生產條件。在煤礦的安全生產中,采用自動化技術可以提高從業人員的生命安全。自動化技術在煤礦生產中占有舉足輕重的地位,是當前礦井安全運行的必備技術。通過長期實踐,發現在礦井中采用的自動化技術主要包括軟硬件2大類。將自動化技術引入到礦井中,既能有效地監測礦井的安全運行,又能使礦井的整體工作環境得到改善,并提高生產效率。

1 信息化建設概述

企業的信息化是企業在經營、管理等各個層面、各個環節、各個方面,充分開發和廣泛利用企業內部和外部的各種信息資源,逐步實現企業的全自動化[1-3]。企業的信息化建設是一個循序漸進的過程,主要包括以下4方面內容。一是數字化,將庫存信息、銷售憑證、費用、采購憑證等數據存儲在數據庫中,便于隨時查詢和調用。二是程序化,即過程的電子化,通過軟件或其他方式使企業的標準化過程得以固化,從而使與此過程相關人員的工作更為標準化、有效。三是科學化,即為決策提供科學的支撐,利用信息化技術對數據庫中的原始數據進行科學的處理,獲得有用的信息,以幫助管理者做出科學的決策,是一種輔助決策,自動化控制系統示意如圖1所示。四是電子商務,以互聯網為基礎的企業電子商務系統,利用計算機網絡技術,將信息流、資金流、物流整合起來,進行商業和貿易的綜合。煤礦信息化建設的重點是建立健全信息服務系統,既要及時提供準確的行業基礎信息和各類市場信息,做好信息源的系統建設,又要通過對信息歸類加工、分析提供對企業有指導意義的增值信息服務,在煤炭企業開發、生產、銷售和服務的全過程通過信息集成、過程優化及資源優化配置,實現物流、信息流、資金流的集成和優化,從而提高企業的市場適應力和競爭力[4-7]。

圖1 自動化控制系統示意

2 自動化技術在煤礦安全生產中的應用

2.1 煤礦安全檢測系統的自動化應用

長期以來,煤礦安全問題頻發,強化和提升煤礦安全監測系統的自動化水平,可以有效防止各類生產事故的發生,也能使工作人員的生命健康免受威脅。礦井安全監測系統能夠實現對礦井內氣體濃度的實時監測,還能夠實時的監控礦井的運行情況,以制定相應的預警措施,確保在礦井危險到來之前,能夠有效地消除安全隱患[8-10]。采用自動化技術可以保障礦井的安全運行。

2.2 自動化技術在煤礦通風系統中的應用

由于礦井本身的生產條件和生產對象復雜多變,在生產過程中的工作條件比較苛刻。根據通風系統的特點,一般采用分層、分散等自動化設計方法。礦井通風的自動化系統可以采用光纖傳輸和乙太環形網絡作為支撐,這些技術在某種程度上保證了系統的安全性和可靠性[11-13]。另外,為了保證礦井自動通風系統的安全、穩定運行,目前礦井大多采用VC+++組態控制軟件,并在主站和分站間進行控制。但自動化通風系統也有其自身的特點,礦井通風系統必須具備自動化控制、數據處理等功能,以確保礦井通風系統的運行效率。

2.3 自動化技術在煤礦排水系統中的應用

礦井排水系統的安全管理,有利于礦井的安全管理。然而,自動化技術在礦井排水系統中的運用,使整個排水系統的整體性能得到改善。根據礦井的實際情況,以及礦井的運行情況,自動排水系統必須要有自我保護、管理和決策、數據傳輸、自動操作、綜合控制等功能。從而使自動排水系統的安全性、可靠性和合理性得到進一步的提高,保證礦井的安全運行。

2.4 自動化技術在煤礦供電系統中的應用

在礦井電力系統中,一般采用監控分站、綜合保護器、傳輸管道、地面集控中心4個部分。全面保護是指對電力供應和配電設備進行有效的測試和分析,以監測其實際工作狀況,而地面集控中心則是以電力系統為核心對電力系統進行實時監控,并對其所探測到的數據進行綜合分析。在實際操作中,監控分站起到聯接的作用,是電力系統的核心環節。監測子站能夠將有關現場設備的信息進行適當變換。這類系統實現對地面分站和綜合保護裝置的數據控制。將自動化技術運用于電力系統的各個環節,是保障電力系統安全的重要保障。

2.5 自動化技術在煤礦機械中的應用

自動化技術在煤礦機械中的應用日益受到重視,使礦井生產更加智能化、無人化、人性化。比如,在實際開采中,要根據煤層的具體賦存條件,對傳統的采煤方法進行改造,使其技術水平得到提高,采用現代化的機械代替手工作業,可以使礦井的安全風險指數大大降低。

3 面臨的問題及改善措施

3.1 信息化、自動化建設中面臨的問題

3.1.1 煤礦的特殊環境問題

首先是礦井的特殊生產條件,工人們將面臨“水、火、瓦斯、煤塵、頂板”五大災害的威脅。其次,煤礦采掘采用了大量的設備,由于技術復雜,煤礦的技術水平比其他企業要高,這就給信息化技術的推廣造成一定的困難。此外,礦井生產事故多,風險大,通風、排水、供電等各環節出現問題,都會導致嚴重后果。煤礦的特殊生產環境給企業的信息化帶來巨大挑戰。

3.1.2 觀念和人才方面的問題

煤礦領導,特別是“一把手”的思想認識,直接關系到礦井信息化工作的開展。當前,一些領導干部對信息化建設的認識還停留在以下幾個方面。一是“簡單化”,以為信息化、自動化是一件很容易的事,弄一臺電腦,買一套軟件,就可以完成信息化建設。二是“模式化”,把信息化、自動化作為煤礦治理的“靈丹妙藥”,對信息化建設寄予厚望,無論哪種管理體制都能解決問題;然而部分職工消極接受,認為煤礦信息化對原有的工作模式產生了一定的影響,對新技術的運用持懷疑的態度,不愿意接受新的技術,從而嚴重制約了煤礦信息化、自動化的實施。另一方面,煤炭企業缺少專門的技術人員和復合型的管理人員。首先,我國煤炭企業職工的平均知識水平不高,煤炭企業生產環境惡劣,為煤礦企業引入信息技術人員帶來了困難。此外,煤炭企業長期以來重視生產效益,忽視了對人才的激勵,造成了信息化人才的流失,在人才流失之后,才會進行培訓,而專業人才的培養過程則是一個漫長的過程。

3.1.3 技術和管理方面的問題

其主要表現,一是煤炭企業在信息化方面的投資力度不夠,投資結構不夠合理。礦井設備陳舊,大部分不具有數字傳輸、程控等功能;在用設備由多家廠商提供,設備技術參數和通信接口不統一,給日后的整合管理帶來一定的難度。由于礦井的開發和軟件不能滿足要求,導致開發出來的軟件與現實要求相差很大。二是由于煤礦信息化建設不夠科學,導致“信息孤島”。信息化建設要走到哪里,在建設信息系統之前,沒有對各個部門的業務需求進行充分的調查,也沒有對各個信息系統進行總體的規劃,造成日后的信息化建設中,很難避免系統間的不相容、信息不能共享的問題。三是礦井的信息化建設還不夠完善。信息化建設需要現代化的管理,需要標準化、精確性、及時性、系統性和安全性,而隨著信息化水平的不斷提升,傳統的管理思路、方法、制度也必須隨之發生改變。四是忽視了信息資源的管理。煤礦建設了很多信息化子系統,雖然已經完成了煤礦機電設備的基本數據上傳,但是沒有對后期的大數據進行分析、決策、推送和數據挖掘,造成了大量人力物力的浪費。

3.2 改善措施

3.2.1 加大資金投入力度

煤炭企業要在安全生產中加大資金的投入,通過研發、引進先進的設備來替代舊設備,大力推廣和應用新的技術。加大與科研單位的協作,深入分析礦井各類安全隱患的成因及防治措施,采用先進的工藝、自動化系統,提高礦井生產水平,加強對各種因素的監測,確保礦井生產安全。

3.2.2 開發礦井自動監控系統(裝置)

為了進一步提高自動化監控系統的準確性和可靠性,必須對礦井的自動化監控系統、設備和技術進行深入研究。煤礦視頻監控系統示意如圖2所示。基于已有的監控系統,并與自動化技術相結合,對其進行改進和更新,可減少數據采集、傳輸過程中的錯誤,提高電力設備的靈敏度,從而使瓦斯治理的技術水平得到進一步提高。同時,通過消防系統的合理使用,可以使采空區的火情預測更加精確,從而有效地預防和控制煤礦生產中的火災隱患,進而保證礦井的安全。

圖2 煤礦視頻監控系統示意

3.2.3 加強員工安全意識

煤礦職工的安全意識是影響礦井安全的一個關鍵因素,必須加強職工的安全意識培訓。保障安全生產是一切工作的重中之重,提升職工對礦井中各種自動化設備的使用技能,使其在礦井的安全生產中發揮更大作用。

4 結語

煤炭企業的實際開采中,存在著許多安全隱患,這對礦井的安全生產造成很大影響。為此,必須從煤炭工業的重要性入手,采取相應的對策,改善煤炭開采技術,強化煤炭生產中的安全管理工作,確保煤炭工業綠色、智能、可持續發展。