自动化技术在煤矿开采中的应用研究

曹策

平顶山天安煤业香山矿有限公司 河南平顶山 467000

煤炭是一种能源，在中国有着丰富的储量。中国是发展中国家，需要大量的煤炭资源来支持经济建设。因此，保证煤炭资源的安全高效开采对于中国经济建设具有重要意义。由于中国的地质条件比较复杂，在煤矿开采时，安全事故频繁发生。煤矿安全事故的发生不仅造成了人员伤亡，还造成了恶劣的社会影响，对煤矿行业的健康发展十分不利。很多煤矿事故的发生多与中国落后的煤矿开采技术有关，采用先进的开采技术是保证安全的必经之路。自动化技术作为先进技术的代表，应该尽可能多地被应用到煤矿生产中。采用自动化技术可以将人从繁重的体力劳动中解放出来，减少了人参与危险劳动的情况，从而保证了人的安全。

1 煤矿自动化技术概述

所谓自动化技术，指的就是将机器按照预先设定好的程序以及指令，在不受干预的情况下能够自己进行生产的操作。自动化技术发展到现在已经成为一种先进的自动化控制技术，在工业的生产中代表了先进的生产力。自动化的生产发展也标志了工业生产从传统手工操作到机械生产的历史发展过程。因此，煤矿自动化技术的发展具有良好的发展前景。煤炭在开采的过程中，合理采用自动化技术能够实现不间断操作，并且可以根据人的意愿来进行调整操作，自动化技术应用于煤矿之中，能够有效地减少人力需求，提高效率以及生产能力[1]。

2 自动化技术在煤矿开采中的具体应用

2.1 在安全管理中的应用

为了保障煤矿的安全生产，需要监测煤矿井下的一些数据，将这些现场实测数据与规定的数据进行对比，是煤矿安全管理的内容。煤是由动植物遗体演变而成的一种矿物，在开采时成煤作用中形成的瓦斯会逸出。瓦斯的主要成分是CH4（甲烷），当空气中的CH4达到一定浓度时，遇到明火就会发生爆炸。瓦斯爆炸是煤矿安全的头号杀手，监测瓦斯浓度是煤矿安全工作的重中之重。在过去，安全员需要拿着瓦斯探头去现场直接测量瓦斯浓度，并记录下来，通常安全员要走完矿井的大部分巷道，工作时间非常长，而且采集的数据量非常少，矿井瓦斯防治的效率非常低，不能有效地防治煤矿安全事故。现在，通过在巷道的某些位置安装瓦斯传感器，应用一些局域网技术或无线通信技术，就可以实现对煤矿井下瓦斯浓度的全天候自动监测；与此同时，通过一些数据处理算法可以对瓦斯异常进行判断，若井下瓦斯浓度超标，会通过瓦斯探头向井下发出报警，并切断生产工作面的电源，这样可以将瓦斯灾害事故造成的影响降到最低。通过自动化技术的应用可以实现对矿井运行情况的在线监测，极大地提高了煤矿生产安全管理的效率[2]。

2.2 在矿井运输中的应用

皮带输送机是煤矿井下运输的重要工具，其具有连续性好、适应性强、运输能力强以及耗能低的优点。但是由于煤矿井下生产环境恶劣，皮带输送机在运行时很容易出现跑偏和打滑问题，这严重影响了皮带输送机的正常运行和运输安全。在过去，为了保证皮带输送机的运行安全，对皮带输送机进行了人工看守和巡检，虽然配备了皮带看护工人，但是工人的工作量比较大，很难有效地发现皮带输送机的运行故障。现在，很多矿井都对皮带输送机的进行了变频技术改造，建立了皮带输送机集中控制系统，可以根据皮带输送机的运输情况自动地调整皮带的运行速度。同时，该系统实现了对皮带输送机运行的自动监测，在皮带输送机发生故障后能自动停机，并发出报警信息；通过控制系统自带的网络接口，可以将皮带的运行信息实时地传递到地面控制中心，地面控制中心发现皮带输送机故障后，及时通知相关维修工程师来维修，提高了整个系统的工作效率[3]。

2.3 在采掘工作面的应用

中国的煤层地质构造比较复杂，掘进工作面发生安全事故的概率较大。在巷道掘进完成后，需要及时地进行支护，以此来保证巷道的安全性。在支护过程中，很容易出现巷道的冒顶和垮塌现象，严重影响了工作面的掘进效率。这是由于采用的支护方式有时并不能满足巷道支护的需要[4]。过去，虽然也采用了锚杆支护来对巷道进行支护，但是并没有对锚杆支护的受力情况进行监测，这导致缺乏对支护效果的了解，若支护的强度不够，则巷道很容易出现支护失效的问题，导致支护的巷道出现大量的返工情况，严重影响了掘进的效率。因此，必须对锚杆支护的效果进行实时监测，及时发现巷道支护薄弱的地方。通过对锚杆支护效果的实时监测，可以为后续支护设计提供一定的参考。若支护的强度不够，在后续巷道支护时可以适当地提高支护的强度，从而避免了在掘进过程中大规模返工。针对现在存在的采掘紧张问题，可以采用先进的掘锚一体化设备掘进。通过掘进和支护的全自动化操作，实现了各道工艺的无缝衔接，大大缩短了人工支护时的怠工时间。与此同时，采用设备进行掘进支护，可以大幅度减少掘进工作面所需工人的数量，这在某种程度上能减少因事故而造成的人员伤亡数量[5]。

3 结语

综上所述，自动化技术代表着一种先进的生产力。将自动化技术应用到煤矿生产中，不仅可以大幅度提高生产的效率，还可以减少因安全事故造成的伤亡人数。目前，自动化技术在煤矿生产中得到了初步的应用，主要在安全管理、矿井运输以及煤矿掘进中得到了应用，显著地发挥了自动化技术的优势。若在煤矿生产过程中大量采用自动化技术，必然可以使煤矿生产的效率更上一个台阶。