礦井開采施工的自動化技術(shù)應(yīng)用研究

程國棟

（華亭煤業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅 平?jīng)?744100）

我國是一個礦產(chǎn)資源大國，礦產(chǎn)儲量豐富，已探明的礦產(chǎn)儲量約35.32億噸，位居世界第一。我國既是礦產(chǎn)資源生產(chǎn)大國，也是消費(fèi)大國，當(dāng)前我國電力結(jié)構(gòu)中，火電發(fā)電占主要部分，每天有大量的礦用運(yùn)輸火車在奔跑在南來北往鐵路線上，如果停止發(fā)展火電，很難想象會是什么樣子。因此我國的礦產(chǎn)能巨大，現(xiàn)階段的礦產(chǎn)生產(chǎn)普遍采用人力與機(jī)械相結(jié)合的方式進(jìn)行。由于礦層的條件所限，礦井開采具有一定的危險性，開采的過程有可能受到透水、塌方、有害氣體等危險因素的影響造成極端危險的礦井事故，從而對采礦工人的生命安全造成嚴(yán)重的影響，眾多血淋淋的礦難事故時刻警示著人們[1]。面對礦井開采工作的危險性，如果能夠?qū)⒆詣踊夹g(shù)引入礦井開采生產(chǎn)作業(yè)中，逐步替代人工在危險環(huán)境下的工作，就能夠極大的保障工作人員的生命安全。除此之外，自動化技術(shù)的使用能夠大大的增強(qiáng)礦產(chǎn)資源開采的生產(chǎn)效率，增加資源產(chǎn)量，更好的保障我國的能源安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。

1 井下自動化生產(chǎn)的意義

我國礦井開采作業(yè)大部分需要在井下進(jìn)行，礦井通常深入地下數(shù)千米，工作環(huán)境較為特殊，由于井下環(huán)境容易出現(xiàn)塌方、透水以及在礦井開采過程中容易產(chǎn)生易燃易爆氣體，因此井下采礦工作具有非常高的風(fēng)險。礦井開采在現(xiàn)階段通常采用人工與機(jī)械相結(jié)合的形式，由工作人員井下操作采礦機(jī)械進(jìn)行作業(yè)。這樣一來，人員和機(jī)械同時處于井下環(huán)境，一旦出現(xiàn)礦井事故，則容易造成人員傷亡[2]。除此之外，由人員進(jìn)行機(jī)械控制，則機(jī)械的操作精度收到操作員水平的限制，難以發(fā)揮最大水平，對于采礦作業(yè)效率造成了一定的影響。如果在礦井開采過程中引入自動化技術(shù)，通過自動化、智能化的手段控制機(jī)械設(shè)備進(jìn)行井下作業(yè)，操作人員在地面的安全環(huán)境內(nèi)進(jìn)行操作，這樣一來就能夠?qū)ぷ魅藛T的生命安全提供極大的保障，并且對于其工作環(huán)境也是一個極大的改善。除此之外，這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用對于礦井開采效率以及礦產(chǎn)工業(yè)的發(fā)展具有顯著的推動作用，為國家的工業(yè)和能源發(fā)展提供了充足的礦產(chǎn)資源供應(yīng)保障。

2 礦井開采自動化技術(shù)研究

2.1 自動化技術(shù)在礦井采掘作業(yè)中的應(yīng)用

礦層的采掘是礦井開采過程中的一個最主要的環(huán)節(jié)，通過這個環(huán)節(jié)將大塊的礦層開采下來，實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)從資源到產(chǎn)品的第一步轉(zhuǎn)變。礦井采掘主要依靠掘進(jìn)機(jī)械和相關(guān)配套輔助設(shè)備，現(xiàn)階段電力驅(qū)動控制是對于掘進(jìn)設(shè)備的主要控制方式。隨著社會工商業(yè)發(fā)展對于礦產(chǎn)資源的需求量逐年增加，配備大功率電機(jī)系統(tǒng)的礦井采掘機(jī)械設(shè)備也迎來的發(fā)展的高潮，大功率掘進(jìn)機(jī)成為礦井采掘作業(yè)的主流機(jī)械。對于機(jī)械設(shè)備的控制，電力系統(tǒng)具有許多得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，其穩(wěn)定性更高，能夠參照設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際工況精確控制采掘機(jī)械設(shè)備的功率輸出，除此之外能夠大幅提升采掘機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率，避免出現(xiàn)因操作不當(dāng)?shù)日J(rèn)為因素造成的設(shè)備損壞，提高設(shè)備的出勤率，減少機(jī)械設(shè)備的維修成本，這樣一來就為企業(yè)在設(shè)備使用和運(yùn)維方面節(jié)省了成本，增強(qiáng)了收益。計算機(jī)技術(shù)作為自動化技術(shù)的一個重要分支，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)對采掘設(shè)備的運(yùn)行過程進(jìn)行自動控制，并收集、分析及整理采掘設(shè)備在作業(yè)過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，這樣一來能夠及時的發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的異常情況并及時處理，減少機(jī)械設(shè)備故障問題帶來生產(chǎn)延遲等問題[3]。除此之外，采用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行機(jī)械控制，其精度能夠大大高于人工控制，保證礦井開采過程的安全、高效。

2.2 提升作業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)

將礦產(chǎn)資源從深處的巷道運(yùn)輸?shù)降孛嫔现饕揽窟\(yùn)輸提升機(jī)械設(shè)備，其運(yùn)行情況直接影響到礦井開采工作效率，因此采礦企業(yè)必須創(chuàng)新提升作業(yè)的控制技術(shù)，并對其運(yùn)行過程實(shí)施嚴(yán)格把控。為了更好的滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對于礦產(chǎn)資源的需要以及企業(yè)自身發(fā)展盈利的要求，相關(guān)人員采用自動化控制技術(shù)研究出了一種新型的傳送帶運(yùn)輸工況監(jiān)控系統(tǒng)。這個系統(tǒng)集成了計算機(jī)技術(shù)和PLC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了綜合化及系統(tǒng)化的保護(hù)功能。該系統(tǒng)的控制模塊采用分布式控制系統(tǒng)( DCS)，這種控制系統(tǒng)能夠?qū)Φ孛婕熬碌那闆r進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，這套系統(tǒng)的推廣應(yīng)用能夠?qū)ΦV產(chǎn)資源運(yùn)輸工作以及提升機(jī)械設(shè)備的自身進(jìn)行有效監(jiān)控，對于輸送提升工作和設(shè)備自身產(chǎn)生的異常情況能夠進(jìn)行及時的預(yù)警，最大程度的減少兩者的問題幾率[4]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動化技術(shù)也得到了長足的進(jìn)步，交流變頻技術(shù)作為電氣自動化領(lǐng)域中的一種關(guān)鍵技術(shù)，能夠廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)資源運(yùn)輸提升機(jī)械設(shè)備中，極大的提高機(jī)械設(shè)備自動化控制水平，并且使設(shè)備的運(yùn)行效率大大高于傳統(tǒng)的人工控制方式，除此之外還可以將其同PLC技術(shù)進(jìn)行集成，增強(qiáng)設(shè)備的自動化、智能化控制能力，能夠?qū)崿F(xiàn)在同一時間可以完成多種控制工作，例如：采礦工藝控制，同路行程控制和安全回路控制等，進(jìn)而為運(yùn)輸提升設(shè)備安全運(yùn)行提供更多的保障。

3 礦井開采中自動化技術(shù)未來展望

隨著科學(xué)技術(shù)特別是控制工程技術(shù)的發(fā)展，自動化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于在采礦機(jī)械設(shè)備運(yùn)行及控制工作，自動化技術(shù)與礦井開采設(shè)備的結(jié)合是工程設(shè)備進(jìn)行智能高效轉(zhuǎn)型，提升我國礦產(chǎn)工業(yè)發(fā)展水平的必經(jīng)之路，對提升企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展水平具有積極作用。企業(yè)應(yīng)當(dāng)對采礦相關(guān)機(jī)械設(shè)備維修及養(yǎng)護(hù)工作產(chǎn)生進(jìn)行提升和加強(qiáng)，以更好的發(fā)揮其作用，提升采礦企業(yè)的生產(chǎn)水平，為了保障設(shè)備的良好狀態(tài)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)安排專業(yè)維修人員定期對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查及維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中現(xiàn)存故障問題和安全隱患，將故障問題及潛在的安全隱患對于生產(chǎn)的影響降至最低，進(jìn)而保障各類機(jī)械設(shè)備能夠以正常的狀態(tài)投入日常工作。為了提升設(shè)備檢修及維護(hù)工作的水平，采礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)緊隨技術(shù)發(fā)展的前沿，根據(jù)技術(shù)發(fā)展情況有針對性的招募技術(shù)人員，并對現(xiàn)有維修人員進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)和提升，經(jīng)過科學(xué)嚴(yán)格的培訓(xùn)，有助于設(shè)備運(yùn)維人員更好的根據(jù)實(shí)際情況的需求發(fā)揮新技術(shù)和新設(shè)備的最大效能，同時能夠及時準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)并處理自動化設(shè)備出現(xiàn)的故障和異常，為企業(yè)的高質(zhì)量低成本運(yùn)營提供高水平的運(yùn)維人員保障[5]。

在經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展的大背景下，電器自動化技術(shù)也迎來了發(fā)展的好時機(jī)，研究人員應(yīng)當(dāng)緊緊抓住技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇期，深化電器自動化技術(shù)在礦井開采領(lǐng)域的研究，對標(biāo)西方發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)及研究成果，對我國的電氣自動化技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用進(jìn)行不斷的完善和創(chuàng)新，為礦產(chǎn)企業(yè)的自動化應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障[6]。

綜上所述，在礦井開采過程中廣泛采用自動化技術(shù)，能夠徹底改變礦產(chǎn)生產(chǎn)工作環(huán)境差、危險性高的傳統(tǒng)面貌，使礦產(chǎn)生產(chǎn)水平邁上一個新的臺階，使得我國作為一個礦產(chǎn)資源大國能夠具有更高的礦井開采生產(chǎn)水平，為保障我國的能源安全與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供更高的做出更大的貢獻(xiàn)。作者在本文中所論述的相關(guān)內(nèi)容期待能為廣大讀者帶來一些參考價值，共同為我國的礦井開采事業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。