浅析电子技术在煤矿中的应用现状及前景

刘 晖

（山西霍尔辛赫煤业有限责任公司，山西 长治 046600）

引言

改革开放30多年，我国的煤矿技术装备得到了长足发展，电子技术在煤矿中的应用越来越广泛。煤矿的机电一体化技术越来越成熟，既推动了煤矿行业的发展，也推动了机械行业的健康发展。电子技术在煤矿生产中的应用大大提高了井下生产的安全度，提高了开采效率，为绿色开采、文明开采、安全开采奠定了坚实的技术基础。

1 电子技术在煤矿中的应用现状

19世纪末到20世纪初，电子管的发明带来了电子设备的变革。如今，电子技术越来越成熟和先进，被广泛应用于各种电子产品中，推动社会各行各业的可持续发展。在煤矿生产中，矿井提升机、变频器、传感器、电气传动系统等都是电子技术的体现，这也表明电子技术在煤矿生产中有非常广泛的应用。再比如说，机电一体化技术具有网络化、智能化、绿色化等优点，目前在煤矿中得到充分应用，该技术室计算机、微电子、自动控制、信息技术等多技术的综合体，是现代电子技术的重要分支。电子技术的发展和煤炭行业的发展使得电子技术在煤矿中的应用越来越彻底，带动双方的可持续发展。

1.1 电子技术在煤矿安全生产监测中的应用

煤矿中的安全生产监测系统是电子技术的产物，在煤矿安全管理中起到重要作用，有效减少了煤矿事故发生率，提高了安全管理水平，促进煤炭企业健康发展。安全监测系统的生产厂家在煤矿的相关安全生产标准下开发和推广全系列安全生产监测系统，提高产品质量和服务意识，生产出来的安全生产监测系统在煤矿开采的安全管理中起到重要作用[1]。

煤矿的安全生产监测系统通常需要对矿井的风速、矿尘、一氧化碳、温湿度、氧气、二氧化碳等参数进行监测，设计矿井通信线路，传递监测信息。而矿井生产中，井下结构非常复杂，坑道空间狭窄，对通信线路的维护要求较高。一旦线路发生故障，就可能导致整个安全生产监测系统的瘫痪。利用无线传感器网络构建矿井环境监测系统具有这样三个优势：第一，传感器节点体积小，只需部署一次无线传感器网络。第二，传感器网络节点数量多、密度大，每个节点可以监测到大量详细的环境信息，传递到基站。第三，无线传感器节点有一定的计算能力和存储能力，可以根据环境的变化进行复杂的动态监控。无线传感器将监测的矿井下的环境信息传递给基站，为企业做好矿井下的安全管理工作提供大量可靠信息，提高安全管理水平。

下页图1为KJ4N煤矿安全监控系统，它能满足各种大、中、小型煤矿在安全生产、生产指挥调度、综合信息管理、井下人员管理等的要求。该系统符合煤矿安全生产的相关技术标准和功能指标，具有一定的数据分析能力和处理能力，能在满足煤矿安全生产的前提下满足企业生产指挥调度的需求。

图1 KJ4N煤矿安全监控系统示意图

1.2 电子技术在煤矿通信网建设中的应用

现场总线CAN-bus具有通信可靠性好、数据实时传输快、系统设计成本不高、网络通信距离长等优点，利用其开展的煤矿通信网建设能实时监测煤矿现场的设备运转状况，了解矿井生产情况，及时发现事故隐患，从而做出相对应的生产调度，避免危机的发生。在井下通信网建设中，当通讯率为5 kb/s时，现场总线CAN-bus的通信传输距离可达10 km，若是再安装一个CANbridge网桥，通信距离可以延长一倍，而且还能改变通信网的拓扑结构，形成树形拓扑结构或星形拓扑结构，解决井下结构复杂的难题。而一个中小型煤矿的井下通信距离在20 km以上，运用CAN-bus现场总线可以解决通信距离问题。

1.3 电子技术在煤矿设备中的体现

带式输送机、矿井提升机是煤矿中常见的机械设备，而这些设备又运用了大量的电子技术。比如说，在带式输送机上，使用变频器实现带式输送机系统的软启动功能，电机与皮带的软启动合二为一，随着电机的慢速启动，皮带也逐渐启动，皮带内部的能量逐渐释放出来。而皮带启动过程中产生的张力波非常小，对皮带影响小。电子技术在带式输送机上的运用极大地提高了其技术水平，电子技术的发展同时带动了大功率、长距离带式输送机及其配套设备的研发。

作为一个大型的典型电子技术产品——矿井提升机，充分体现了计算机技术、电力电子技术、机械技术、自动控制技术的融合。全数字化矿井提升机以完整的诊断设施、自我诊断功能、简单快捷的通信功能、简单的电气结构、重复性故障寻址等功能成为煤矿提升机的首选设备[2]。

另外，在转载机、掘进机、连采机上都可以看到电子技术的影子，感受电子技术带来的成果。

2 电子技术在煤矿中的应用前景

电子技术在煤矿中的应用有助于提高煤矿管理水平、开采率、安全性等，创造绿色的煤矿生产环境，推动掘采一体机短壁开采技术、大采高综采技术等的发展，满足煤柱、不规则块段等煤炭资源回收需要[3]，提高开采率，促进企业可持续发展。未来，电子技术在煤矿中的应用主要有三个方面：

1）利用电子技术构建安全检测控制系统，做好瓦斯控制工作，做好矿山顶板压力、井下煤炭运输、有害气体等的检测控制工作，提高煤矿生产的安全性，充分利用现代技术成果实现煤矿生产的机电一体化，提高科技含量，创造绿色的煤矿生产环境。

2）电子技术在煤矿节能减排中的应用以及煤矿作业环节的监测。煤矿生产中的机械设备非常多，电力损耗大，煤矿行业已经成为我国第一电力损耗行业。矿井生产中的电能损耗有接近90%来自于电机，而电机是感性负载，功率因数低，负载变化大，节能空间广。对电机中的电力电子器件进行技术改造或是更换新的电力电子器件，采用先进电子技术，提高节能效果。比如说，在煤矿风机、水泵等机械设备中，安装变频调速装置，根据季节、工况、气候变化自动调节转速控制流量，达到节能目的。再比如说，将矿井中的普通荧光灯、白炽灯换成节能灯具，因为矿井下的照明需求大，更换节能灯具能取得良好的节能效果。运用电子技术开发新型节能光源和节能灯具实现煤矿的绿色照明，促进企业可持续发展。节能以及煤矿作业环节的监测是电子技术在煤矿中应用的重要方向之一[4]。

3）运用电子技术实现煤矿生产信息的联网，将煤矿企业的各个部门有机联系起来，整体部署煤矿生产计划，及时获取相关信息，提高管理水平，提高生产效率，促进企业可持续发展。

3 结语

电子技术在煤矿中的应用有助于加快实现煤矿的现代化、信息化，不仅能提高生产效率，还能降低生产成本，减少安全生产事故，达到提高经济效益和社会效益的目的。运用电子技术实现科学的高科技安全生产和管理，促进企业健康发展。利用电子技术提高煤矿企业的现代化水平，提高机械设备以及管理的科技含量，实现信息化管理，实现煤矿企业、电子技术、机械制造行业等的共同发展。本文简单介绍了电子技术在煤矿通信网建设、安全生产监测系统、机械设备中的应用，分析了电子技术在煤矿中应用的三个主要方向，具有一定的参考价值。

[1]岳晓红.浅谈机电一体化技术及其在煤矿中的应用[J].中国电子商务,2011(5):92.

[2]蔡善海.试论煤矿机电一体化技术[J].科技信息,2008(28):151.

[3]王金华.中国煤矿现代化开采技术装备现状及其展望[A].中国国际煤炭发展高层论坛论文集,2010.

[4]任光鑫.浅析煤矿绿色开采的技术应用[J].中华民居,2011(10):563-564.