自动化技术在煤矿采煤中的应用.pdf

2023 年 8 月2023 年第 8 期众所周知，中国的煤炭资源较为丰富，很大程度推动着国民经济与社会的发展，为国家进一步实现中华民族伟大复兴提供了有力支持。近年来，随着科技的迅速发展，煤矿企业越来越自动化、机械化和智能化，极大地提高了煤炭资源的生产效率和质量，确保了煤矿开采的安全性、稳定性和可靠性。将自动化技术引入煤矿生产中，例如采煤、运输、洗选、分离等环节，不仅可以降低作业人员的劳动强度，还可以减少事故发生。目前，自动化技术的应用成为煤矿发展的必然趋势，为煤矿开采掘进提供了更好的技术，同时推动了整个煤矿发展水平的提升，对煤矿提高采煤效率有着重要的意义。1煤矿采煤自动化技术的重要性自动化技术的应用使煤矿采煤更加智能化。随着各行各业对煤炭资源的需求量增大，中国煤矿的开采规模逐渐扩大，将采煤的方式由人工采煤发展到自动化采煤，并且将自动化技术引入不同的采煤设备中，不仅可以有效实现采煤设备的多样化功能，还可以实时、动态地监测开采的各个环节。煤矿采煤工作具有危险性、复杂性等特点，随着开采深度的加大，其中存在的潜在风险也在增大，这就对煤矿企业安全防护提出了更高的要求。自动化技术的引入，不仅可以确保煤矿采掘的生产效率，还可以使煤矿采煤的安全性得到有效提升1。图 1 为采煤自动化监控系统整体框架图。2自动化技术在采煤工作中的优势自动化技术的应用使煤矿采煤实现了跳跃式发展，使得采煤的安全性、效率等明显提升，这对整个煤炭行业大发展具有重要的意义，并且符合时代发展要求。2.1提高生产效率自动化技术被广泛应用在煤矿生产中，极大程度提高了煤矿的生产效率和质量。目前，在实际生产中，机电设备由原来的自动化控制转变为智能化控制，能够更好地对设备进行监控，还能够对设备运转参数进行收集分析，根据实际需要对参数进行调整，保证整个生产过程的稳定性、持续性和采煤精度2。自动化技术的应用不仅可以实现对煤矿采掘过程的实时监控，还可以对设备进行远程操控，提高煤矿的管理效率。2.2提高生产安全性大多数煤矿的开采模式属于井下开采，作业环境具有特殊性和复杂性，受各方面因素的影响很容易诱发收稿日期：2022-12-14作者简介：王李强袁 1991 年生袁 男袁 山西临汾人袁 助理工程师袁 主要从事采矿方面的工作遥自动化技术在煤矿采煤中的应用王李强（山西焦煤西山煤电东曲矿，山西 古交 030200）摘要：随着社会和科技的发展袁 煤矿企业的发展越来越自动化尧 机械化和智能化袁 促使煤矿朝着现代化方向发展遥采煤是煤炭生产的重要环节袁 不仅决定着煤矿的生产效率和质量袁 还影响着煤矿生产环境的安全性尧 稳定性和可靠性袁而自动化技术的应用可以极大程度提高煤矿采煤效率袁 大大降低作业人员的劳动强度遥 主要介绍了煤矿采煤自动化技术的重要性和优势袁 详细阐述了自动化技术在煤矿采煤中的应用袁 为煤矿企业引入自动化技术提供了一定的参考遥关键词：自动化技术曰 远程控制曰 采煤机曰 提升机中图分类号：TD67文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0165-03Application of Automation Technology in Coal MiningWANG Liqiang(Dongqu Coal Mine,Xishan Coal Electricity Group,Shanxi Coking Coal Group,Gujiao 030200,Shanxi,China)Abstract:With the development of society and science and technology,the development of coal mining enterprises is more andmore automated,mechanized and intelligent,which promotes the development of coal mines in the direction of modernization.Coal mining is an important part of coal production,not only determines the production efficiency and quality of coal mines,butalso affects the safety,stability and reliability of coal mine production environment.The application of automation technology cangreatly improve the efficiency of coal mining and greatly reduce the labor intensity of operators.The importance and advantages ofcoal mining automation technology was mainly introduced,and the application of automation technology in coal mining waselaborated,which can provide certain reference for the introduction of automation technology in coal mining enterprises.Key words:automation technology;remote control;shearer;hoister（总第 215 期）实践运用1652023 年第 8 期2023 年 8 月安全事故，严重威胁到作业人员的生命安全。因此，开采的安全性成为煤矿企业的重点关注对象。自动化技术的应用可以实现对生产环节的监控，从而使安全防护系统更加完善，为煤矿生产安全提供一定的保障。借助自动化技术，可以在第一时间观察到参数异常的部位，并且能够及时发出预警信号，帮助管理人员发现问题，及时采取措施处理，减少因维修带来的损失3。一旦发生事故，相关人员可借助自动化技术快速地进行定位以及判断事故的类型，为作业人员提供疏散逃生的指引，避免事故扩大。2.3提高设备可靠性自动化技术主要针对的是设备自动化，煤矿中的设备大多由高度集成的芯片和电子元件构成，再通过计算机控制系统进行有效监控，及时发现故障。通常情况下，自动化设备具有低耗能的特点，例如煤矿中的电机和风机，可以根据实际载荷通过自动化系统实现实时调整，很大程度降低额外的损耗及电流、转矩等造成的不良影响，使得设备出现故障的频率降低。2.4缩减运维人员成本减少煤矿作业人员数量、降低作业人员劳动强度是引入自动化技术的主要优势之一，可以很大程度缩减开采及运维人员成本，将资源应用在机电设备采掘效率提高方面，而且该技术的应用可以有效避免因人为操作错误而导致的安全事故，提高煤矿开采设备的整体稳定性4。部分煤矿地质条件复杂，采掘环境十分恶劣，对作业人员的身体健康产生一定的威胁，不适合人工作业。因此，将自动化技术引入煤矿采煤过程中，可以适应不同湿度、温度、压力等开采环境条件，确保煤矿企业的发展具有更高的安全性、稳定性和长期性。3煤矿采煤中自动化技术的具体应用3.1自动化技术在采煤阶段的应用将自动化技术运用在煤矿采煤阶段，极大地转变了井下采煤机的牵引模式，使得采煤机由原来的液压牵引转变为电牵引。现阶段，自动化技术的应用中电牵引采煤机是最佳采煤设备。煤矿企业将采煤机的电气自动化控制与机械设备进行有效结合，这样不仅可以提高采煤机的工作效率，还可以实现对采煤机的远程监控。同时，采煤机在一定程度上决定着煤矿的生产效率，一旦采煤机出现故障，会影响其他工作环节，严重影响整个煤矿的开采进度。因此，对采煤机进行监控可以避免此类事故发生，还可以通过自动化模式有效控制采煤机。在实际应用过程中，采煤机在无人操作的情况下已经具备轨迹自动规划、位置定位、防碰撞避险、自动记忆式割煤及故障自诊断等功能，自动化技术引入后可以监测煤矿井下的温度、电压、湿度及牵引力等，在确保煤炭产量的基础上实现自动化调速等功能5。自动化采煤机具有适应性强、操作简单、使用范围广的优势，受到煤矿企业的青睐。图 1采煤自动化监控系统整体框架图牵引电机温度左右牵引温度变频器温度左右截割电机温度调高泵低压侧油压变频牵引力牵引泵电流变频器母线电压油位左右截割电机电流变频器电流内腔温度油箱温度控制参数采集模块机身参数采集模块故障报警输入端输出端CPS41通信模块PLCS7-300WinCCProfibus-DP左右摇臂倾角机身俯仰角机身摇摆角采煤机位置牵引方向牵引速度启停液压电机启停截割电机启停牵引电机牵引加速减速采煤机左行右行左摇臂升降右摇臂升降记忆截割1662023 年 8 月2023 年第 8 期3.2自动化技术在远程控制中的应用自动化技术已经被广泛应用在采煤工作的远程控制系统中，既能实现采煤中的三维监测，又能实现采煤工作面自动调整。上述功能主要通过以下方式实现：1)无盲区自动视频监测系统。该系统可以对井下采煤现场进行无死角监测，并且通过计算机技术实现数据的自动传输、储存和分析。2)低照度视频监视技术。采煤过程中会产生很多粉尘和煤尘，可能使得监控画面不够清晰，但是该技术的应用可以使监控画面清晰度更高，不会影响监控工作。3)自动化控制采煤机。采煤机受自动化技术的控制能够实现自主定位、采煤速度调整、远程监控等。4)煤矿采煤无人化控制系统。煤矿可以通过远程监控掌握采煤机的运行状态，在故障发生时可以及时断电等，避免故障扩大6。自动化技术在远程控制系统中的应用在很大程度上解决了监控条件恶劣等引发的问题，使采煤工作变得可控、可见、安全等。3.3自动化技术在矿井提升机中的应用煤炭资源被采掘之后需要从井下运输到地面，这一过程就涉及矿井提升系统。传统的煤炭提升工作通常是通过人力完成的，不仅会降低煤炭的运输效率，还会对人力造成严重的浪费，同时，在实际操作中会存在很多潜在危险。随着科技和社会的进步，人们逐渐意识到用技术手段替代人力的重要性，自动化技术的应用不仅可以大大提升煤炭的运输效率，还可以节约人力成本，降低煤矿安全事故的发生率7。与此同时，自动化技术可根据煤炭资源的产量自动调整提升机的运输速度，使煤矿的发展更加现代化。3.4自动化技术在带式输送机中的应用带式输送机是煤矿采煤过程中重要的设备之一，在一定程度上影响煤炭的生产效率和质量。带式输送机的主要作用就是运输原煤，煤矿的生产能力与运输能力是息息相关的，若需要提高煤炭的生产效率，就必须优化和改善带式输送机，而自动化技术的应用可以进一步满足煤矿的需求。部分煤矿使用的输送机属于可控传输启动装置，此装置主要是利用 PLC 电控系统对启动速度和启动时间进行有效控制，从而达到平稳启动的目的8。通常情况下，煤矿采煤用到的电机具有功率大的特点，在实际启动时电流也相对较大，而电流过大不仅会提高带式输送机系统内部温度，还会对电网造成冲击，使得煤矿的生产效率大大降低。所以，自动化技术的应用可以实现对带式输送机电机温度、运行状态、油温等的实时、动态监测，从而保障带式输送机的运行处于安全状态，确保煤矿的正常生产。图 2 为带式输送机自动化控制系统总体设计架构图。3.5自动化技术在液压支架中的应用液压支架是煤矿采煤过程中必不可少的设备，直接决定着煤矿顶板的安全性和稳定性。液压支架主要是对煤矿巷道的顶板进行支护，从而使顶板的围岩达到稳定的效果。其中控制液压支架可以使电液控制系统发挥最大作用，从而使系统的各项工作有序进行。但是综合机械化采煤对电液系统的要求较高，并且会随着采掘深度的增加而提高要求。基于此，煤矿相关负责人需要充分掌握液压系统的相关事项。除此之外，自动化技术还会根据开采的地质岩层结构的变化自动调整设备参数，从而使液压支架满足煤层或岩层的地应力要求。4结束语综上所述，自动化技术的应用对煤矿企业的发展起到一定的积极作用，是煤矿朝着现代化方向发展的关键要素。目前，自动化技术虽然在发展中存在一些问题，但是随着科技的不断创新和应用，自动化技术会越来越成熟。因此，煤矿企业需要高度重视自动化技术的应用，这样不仅可以提高煤矿的采煤效率，还可以减少安全事故的发生，给企业带来巨大的经济效益，促使煤炭资源在能源结构中稳定发展。参考文献：1赵安辉，钟定超.煤矿采煤技术的发展与采煤自动化技术探讨 J.现代工业经济和信息化，2022，12(9)：71-72.2潘少荣.自动化技术在煤矿采煤中的应用 J.矿业装备，2022(4)：128-129.3吴艳龙.煤矿采煤技术的发展与自动化技术应用探析 J.内蒙古煤炭经济，2022(14)：142-144.4李友锋.自动化技术在煤矿采煤中的应用 J.内蒙古煤炭经济，2020(19)：179-180.5贾燕辉.自动化技术在煤矿井下采煤中的应用 J.能源与节能，2021(8)：218-220.6王寅初.煤矿自动化技术现状及发展 J.矿业装备，2022(2)：130-131.7辛树军.自动化技术在煤矿采煤中的应用 J.矿业装备，2021(2)：62-63.8张士通.浅谈煤矿采煤技术的发展与自动化技术应用关键分析 J.中国石油和化工标准与质量，2020，40(22)：156-158.（编辑：刘晓芳）电源线控制信号电源线从变频器故障监测主从连接线从电机滚筒滚筒输送带主电机ACS 1000（变频器）ACS 1000（变频器）王李强：自动化技术在煤矿采煤中的应用图 2带式输送机自动化控制系统总体设计架构图167