电气自动化技术在煤矿生产中的应用研究

（陕西中能煤田有限公司 陕西 719000）

引言

随着科学技术的进一步发展，众多的先进生产技术应运而生。同时经济的高速发展使得煤炭企业间的竞争白热化，企业想要在激烈的竞争中占有优势，就必须在提高生产效率，节省生产成本上下功夫。因此，在煤炭生产领域应用电气自动化技术是大势所趋。将电气自动化技术应用于煤炭生产既能提高生产效率又能有效降低工人工作强度，减少安全事故的发生。同时有研究表明，运行和维护电气自动化设备所花费用占管理成本的40%以上[1]。因此，研究电气自动化技术在煤矿的应用有助于煤炭企业快速发展。

1.电机自动化技术概况

电气自动化技术兴起于二十世纪七八十年代，进入21世纪后，电气自动化技术在生产制造领域蓬勃发展，极大的提高了生产企业的工作效率，加快了生产企业的现代化步伐，推动了经济的快速发展。电气自动化技术是一种主要依托电气自动化控制系统操纵机器完成作业的先进电子技术，以提高生产效率，改善工作环境为主要目的。其中，自动化的控制体统包括了信号采集、信号处理、中央控制器、信号反馈等模块[2]，在具体的作业过程中，需要根据作业环境及作业特点优化自动化控制相关模块，以达到更高效更精确的作业效果。

现代化煤矿中，井下采煤依旧是煤炭企业生产的重要组成部分。煤矿的电气自动化技术主要被应用在机械采煤、矿井通风、矿井排水、矿井运输等方面。电气自动化技术的应用有效的提高了煤矿生产的效率，减少了不安全事故的发生，提升了煤矿的经济效益和社会效益。

2.现代化矿井对电气自动化技术的要求

现代化矿井中，电气自动化技术已经被应用到煤矿生产的方方面面，该技术通过对生产设备的远程操作与监控，提高了生产效率，实现了企业经济效益的最大化。但，众所周知煤炭开采属于地下作业，其生产的特殊性对电气自动化技术有着新的要求：

（1）井下工作环境对电气自动化技术的适用性要求较高。煤矿开采通常为地下作业，矿井深度多在700-1000米，井下作业环境复杂，通常呈现潮湿、阴暗、湿热等特征，这就要求电气自动化技术能够因地制宜，在井下复杂环境中依旧能够正常作业，这对电气自动化技术的适用性提出较高的要求。

（2）电气自动化技术能够适应长时间的连续作业。一方面，井下开采工作的高效开展离不开采煤机、液压支柱、胶带运输机等各种电气设备的有效合作，生产的连续性就要求电气自动化技术能够较为准确的调节各类设备的合作与衔接，这是生产能够顺利进行的前提条件。另一方面，煤矿生产排班通常采用“三班倒”或“四班倒”的形式，这样的工作体制下，井下设备尤其是综采面设备的开机率通常会达到90%甚至更高的水平[3]，井下通风设备更是24小时运转，为保证生产的正常进行，就要最大程度的限制设备故障率，实时掌握设备的运转情况，这对电气自动化技术提出了更高的要求。

3.电气自动化技术在煤矿生产中的应用

电气自动化技术主要应用于煤矿生产的综合开采工作、矿井通风工作、矿井排水工作以及矿井运输工作。

(1)电气自动化技术在综合开采工作上的应用

在煤矿生产活动中，煤炭开采工作面是生产的核心环节，也是生产过程中作业环境最复杂、作业难度最高的工作环节。综采面生产的顺利进行离不开采煤机、转载机、液压支架等多台设备的紧密合作。尤其是现代化矿井综采面呈现了面积大、作业速度快、产量高、产量稳定的特点，这些的实现都离不开电气自动化技术。现代化矿井普遍采用自动化采煤控制系统来进行采煤工作。

现代化矿井的综采面通常是由二三百台设备同时工作、相互配合完成的生产工作，这些设备通常是采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机、破碎机和带式输送机[4]。应用电气自动化技术后，出现了功率相对较大的滚筒式采煤机，该设备有效的提高了单位时间的产量，同时这些采煤机能够在恶劣环境中作业，抗污能力较强，保证了生产的正常进行。同时现代化矿井中一个工作面的液压支架就多达数百台，每台液压支架的支撑力高达10000吨左右，这些液压支架的应用可以保证作业现场顶板的稳定性，为开采工作的进行提供良好的环境。电气自动化技术的运用极大的提高了生产效率，且更大程度上保证了生产的安全性。同时利用电气自动化技术能更好的监测到采煤机的故障并作出相应诊断，极大的提高了设备的易用性，减少了不安全事故的发生。近些年，结合互联网技术，电气自动化中心能够实时的诊断井下设备故障，极大地提高了生产效率。

(2)电气自动化技术在矿井通风工作上的应用

煤矿生产活动中，矿井通风工作发挥着重要作用，如果通风问题得不到解决，很容易造成威胁生命安全的事故。众所周知，煤矿生产为地下作业，地下气体流动性较差，且开采过程中会产生大量的瓦斯气体及其他有害气体，当这些气体在空气中达到一定浓度时极易发生爆炸，严重危害工人人员的生命安全。因此，现代化矿井通常规定当风机故障停止工作超过十分钟时，井下必须停止作业。风机故障超过十分钟未切换到备用风机，视为重大安全事故。

现代化矿井中，电气自动化技术已经应用在了矿井通风领域，通风设备及系统在不断的升级换代。机遇电气自动化技术的井下通风系统，多选用PLC作为下位机，实现PLC远程控制程序，通过远程控制中心可以实时监测到井下通风设备的运行状况，且在远程控制中心可进行风量调节、切换设备等操作，既提升了工作效率又达到了节能减排的目的。同时配合通风系统，现代化矿井建立了风险预警系统，在矿井的各个位置安装了温度湿度监测装置、气体探测装置等，依赖于电气自动化技术信息传输的准确性和及时性，在远程控制中心，工作人员可以实时的掌握矿井下的空气质量数据，根据实际需求调整通风设备的送风量，从根本上降低了井下作业的安全隐患发生事故的概率。

(3)电气自动化技术在矿井排水工作上的应用

我国地下水资源丰富，煤矿开采过程中势必会面临井下排水的问题，井下排水系统也是现代化矿井生产系统重要的组成部分。煤矿开采过程中，如果没有及时排走多余的地下水，就会发生透水事故，威胁工作人员的生命安全。电气自动化技术应用在井下排水工作上，能够让控制中心的工作人员实时监测井下排水情况，适时的对相应的情况作出处理，这极大地提升了井下排水工作的效率，增加了排水系统的可靠性，保障了煤矿开采工作的顺利进行。并且现代化技术可以让这些数据传回指挥中心，这些数据对于高层管理人员做出决策有重要的指导意义。

(4)电气自动化技术在矿井运输工作上的应用

矿井运输系统就是煤矿运营的大动脉，是煤矿生产的重要环节。随着现代化技术的运用，煤矿的产量逐年攀升，因此矿井运输系统的工作负荷也逐年增加，每一年都有更多的煤炭需要从地下输送到地表。随着电气自动化技术的发展，DCS结构系统、PLC计算机技术被应用在了矿井运输工作中[5]，有效的提高了煤炭运输的速度和效率，同时也保证了煤炭运输的安全性，助力了煤炭企业的发展。

以前，煤炭从地下运输到地表主要的运输设备是胶带，这样的运输设备故障率高，运输效率低下，且运输过程中极易发生不安全事故。电气自动化技术运用到矿井运输工作上，采用了如柔性定点弯曲技术、胶轮油气悬挂行走装置、变频电动滚筒多点驱动技术、分布式控制系统，极大的提升了设备的运输能力，降低了故障发生率。同时，为满足生产过程的需要，达到严格控制运输设备的目的，现代化矿井增加了运输工作的监测系统。监测系统主要运用了数字直流调控技术，可以在控制中心监测运输设备的运行情况，降低设备发生意外的概率，为煤矿运输工作进行保驾护航。

4.总结

随着科学技术的不断发展，煤矿生产呈现了设备大型化、高度自动化的特点，人员少、规模大、技术优是我国现代化矿井发展的必然趋势。电气自动化技术对于煤矿实现现代化、智能化具有重要意义。同时，煤矿生产的特殊性要求电气自动化技术能够适应复杂的井下作业环境并能适应长时间连续性的生产特性。目前，电气自动化技术主要应用于煤矿生产的综合开采工作、矿井通风工作、矿井排水工作以及矿井运输工作。但随着生产力的发展，井下电气自动化技术在可靠性、长时性方面表现不佳，这是我国煤矿电气自动化技术下一步需要攻克的难题。