矿山自动化设备研究及实践应用

章璐玮

（马钢（集团）控股有限公司姑山矿业公司，安徽 马鞍山 243181）

改革开放以来，我国国民经济的迅猛发展，对各类矿产资源需求量不断提高，为了满足经济发展的需求，国家出台了一系列政策支持矿业发展。十八大以来，党和国家确立了绿色发展观，绿色矿山乃至智慧矿山正在成为新时期矿山企业所要面对的重要课题，因此，矿山自动化设备进行智慧化升级具有十分重要的现实意义。

1 矿山自动化设备的重要作用

1.1 矿山开采的全面化监控

矿山自动化设备把电气技术和现代信息技术结合起来，构建了更先进的监控和定位系统。在现代化矿山开采过程中，由于需要用到多种技术，每项技术的应用均存在一定难度，通过应用矿山自动化设备，可实现矿山工艺设备的电气自动化控制，并实现对整个矿山开采的全面化监控，客观上保证了矿山安全及提高了开采效率。

1.2 有效预防安全事故的出现

矿山设备自动化可实现不同设备间的连接及联系，统一调控设备的各类功能及各项操作，达到各类技术间的高效互动。

自动化控制技术的典型特点便是自动化、先进性等，具有预测与识别等功能，这就意味着一旦设备在运行期间发生故障，能够及时的发现并自动的修复，如此大大降低了安全事故的发生率。

1.3 确保矿山设备的运行状态

在矿山设备中应用自动化控制技术，可保证设备运行更加安全和稳定，矿山自动化设备中需要应用到多项先进技术，于整个矿业企业来说，矿山自动化设备不仅提高了其先进性，更重要的是确保了矿山设备的运行状态，对于提升相关企业的产品质量大有助益。

1.4 提高矿山经济效益

矿山控制设备的操作流程复杂，中间牵涉环节众多，配套的技术操作也较为落后，不仅效率低、能耗高、成本大等，无法满足矿山开采需要，经济效益低，也容易引发安全事故。矿山自动化设备的出现有效解决了上述问题，其可通过灵活组合各种模块来制造出所需的机电控制设备，这大大提高了矿山设备的实用性与扩展性，不仅有效提高了矿山设备的自动化水平，还大大提高了矿山经济效益。

2 自动化技术在矿山生产中的实践应用

自动化技术在矿山机电设备中的应用，可帮助企业减少人力资源在设备操作上的投入，节约人力成本的同时，还可提高作业效率。

目前在以下几个方面应用的较为成熟。

2.1 自动化技术在提升设备中的应用

矿井提升设备是连接矿井上下的重要通道，是矿井内承上启下的设备，其效能高低直接影响着员工的安全和企业的生产效率。提升机的自动化控制系统的核心为PLC控制器，由于监控系统和控制系统是相互独立的，其不仅具有自我诊断功能，还能够有效控制提升设备的工作状态、确保安全操作，还对于保持提升机的稳定性也大有助益，确保矿井作业的高效与安全，具有广泛的市场应用前景。

2.2 自动化技术在装卸矿中的应用

将自动化技术应用在装卸矿作业中，具有至少两方面的益处：一是保障员工作业的安全；二是提升装卸工作的工作效率和工作质量。相比人工作业，在装卸矿中应用自动化技术，可有效避免由于人为因素造成的差错，客观上提高了装卸矿作业的安全性。

皮带输送机是矿石运输的核心设备，装卸人员利用带式传送机可持续、安全、稳定的进行运输，大大提高了运输量。带式传送机的核心与提升设备自动化系统一致，均为PLC控制器。利用外围设备，带式传送机还能够全程控制和保护装卸作业，有效连接企业矿井综合自动化系统管理平台，全程监控带式输送机，如此一旦系统设备在运行期间发生故障便能够第一时间发现、分析原因并找到解决之法，不仅大幅度降低了安全事故的发生率，还有效提升了设备性能和生产效率，具有良好的经济效益。

2.3 自动化技术在检测活动中的应用

自动化技术在检测活动中的应用主要体现在以下方面：一是井下人员精确统计与考勤；二是井下人员位置监测与运动轨迹跟踪；三是井下机车和重要设备位置监测与运动轨迹跟踪等。

它是一种动态目标监控定位系统，集合了多项技术，包括自动化控制、信息采集与网络传输、无线数据传输等，可加强矿山企业管理层对井下人员与车辆的安全监测管理。可识别所有进入矿井人员从下矿到出矿行动的全部信息，可实现紧急状况的寻呼与救援报警，同时利用矿井综合自动化系统管理平台还可以实现矿井目标定位安全管理信息的充分共享。

此外，自动化技术在检测活动中的应用还体现在计算矿石产量与记录矿石质量数据等方面，采用矿山产量自动计数器淘汰了容易出错的人工计数的办法来计算产量，不但计数准确，而且可以控制罐装不满不计数，大大提高产量。对于矿井企业领导层来说，其还能够实时查询监测信息与历史信息，为他们监督指挥决策提供重要参考。

2.4 自动化技术在矿井排水中的应用

当前，矿井泵房的排水系统通常由多台多级离心水泵组成，这些水泵功率大、电压高、运行工况复杂，人工无法做到实时监控。矿井排水作业涉及环节众多，包括水仓水位监测、泵房内设备的运行等多个环节，过往这些环节都需要人工参与操作，不仅操作过程繁琐、劳动强度大，而且水泵运行状态好坏全凭工人经验。自动化技术的应用有效改变了现状，矿井自动排水系统可以由计算机自动检测水仓水位，并自动控制某一水泵的开停，检测运行参数、分析差数进行对设备的保护。不仅可实时监控排水泵运行情况，更具有提高安全生产保障和节能减耗的优势。

2.5 自动化技术在无人轨道运输系统中的应用

随着现代科技的不断发展和进步，结合矿业现代化发展趋势，无人轨道运输系统开始被提上日程，日益被重视。矿山无人轨道运输系统得益于变频技术、微电子控制技术、井下GIS技术、井下高精度定位技术和高带宽、高可靠物联网技术以及新出现的5G技术，并结合生产作业优化调度模型，井下电机车可以遥控作业及变速巡航自运行。实现了运输环节现场无人操作生产，既减少了轨道运输环节人员数量，也提高了轨道运输自动化水平，大幅度提高了运输效率，同时确保运输环节安全有效。满足矿业现代化发展趋势，为智慧化矿山建设奠定了重要的基础。

3 矿山自动化设备智慧化升级的难点

关于矿山自动化设备的重要作用及自动化技术在矿山作业中的实践应用各界基本已达成共识，矿山自动化设备的智慧化升级必将是矿山企业的大势所趋，然而当前许多问题依然横亘在矿山自动化的进程中，矿山自动化设备智慧化升级仍有许多难题需要逐一攻克。

3.1 理论知识水平有待提高

矿山行业与其他行业相比，其工作设备和技术手段专业性较强，工作条件差异性较大。但在实际作业时，由于我国矿山行业关于自动化技术的理论知识水平有待提高，经常将其他行业的自动化成果直接引用到矿山自动化生产当中，导致应用结果通常无法推动矿石自动化生产进程，反而适得其反。

3.2 缺乏实践经验

我国矿山智慧化升级多数止步于理论研究阶段，且对理论研究成果进行有效实践的较少。少数的实践操作也出现各种问题，不能对出现的问题进行有效的、系统性的研究，沉重打击了矿业人的自信心和升级的热情，使得矿业智慧化升级进程缓慢。

3.3 相关规范不完善

目前，国内对智慧矿山建设还处于摸索阶段，相关规范、制度还不完善。往往是设备厂家根据业主要求及矿山现场条件，自行生产各种规格标准的设备，不仅使得设备的通用程度较低，还使各系统间难以通讯、整合。

4 结语

总之，智慧化矿山背景下矿山自动化设备研究具有重要的现实意义，不仅促进了矿山设备的更新换代，还实现了对生产过程的动态实时监控，进一步提高了矿山生产效率和经济效益。