自动控制技术应用于煤矿开采

工

0引言

所谓自动化技术，就是指在没有人为直接干预的情况下，机器按照预定程和指令自动进行操作或者控制的过程。近年来，我国煤炭采矿工作环境得到改善，目前在煤矿开采中较为常用的设备是采煤机以及综采配套设备，相关人员应该综合考虑现场情况和技术条件，采用科学合理的方式，研制适用于不同深度煤层的自动化开采工艺，以期实现我国煤炭开采的安全、持续和高效。

1自动化技术应用意义

1.1提高采煤效率

在煤矿采煤阶段应用自动化技术，能够构建基于采煤机自动运行的控制系统、诊断系统、故障预报系统、在线传输和监测系统，采煤机可以根据煤层软硬程度和变化自动调整采煤速度，或进行切割，还可以实现对于综采液压系统和受力点的动态监控，或安全隐患进行智能化判断，很大程度上提高了采煤效率[1]。

1.2提高采煤安全性

煤炭资源大都深藏地下，煤炭采煤属于条件艰苦、危险性大的行业，虽然随着技术的进步以及保护措施的完善，采煤工作略有改善，但煤炭开采事故时有发生，仍然是高危行业。自动化技术在采煤过程中的使用，很多环节都可以用机器代替，无须再由人工进行作业，大大提高了采煤的安全性，也在一定程度上减少了人力和物力的投入。

1.3提高设备可靠性

自动化技术实行的根本是自动化设备，自动化设备都是由高度集成的电子元件和芯片组成，并且由计算机控制程序进行监控，一旦出现故障能够及时进行检修。同时，自动化设备一般都是低耗能的机电设备，包括风机和电机，能够根据实际荷载情况实时调整自动化系统，从而降低一些不必要的损耗，减少电流、转矩等不良影响，继而降低设备故障出现的频率。

2自动化技术在煤矿开采中的应用

2.1自动化技术在采煤阶段的应用

自动化技术在采煤阶段的应用，推动了采煤机由液压牵引模式向电牵引模式的转变。目前，电牵引采煤机是自动化技术应用的最佳设备，其实际生产力取决于采高、截深、工作效率和牵引速度。其中，采高由滚动直径、摇臂摆角、调高形式等进行决定，截深与煤质软硬、煤层厚度、移架步距等相关。采煤人员只需要事先设置好工作时间和工作方式，电牵引采煤机就会在无人操作的情况下，自动调整采煤机滚筒、切割速度等完成采煤工作[2]。在运行过程中，能够实现采煤机位置、温度、电压、牵引力等运行状态的实时监测，自动故障诊断模块也会对设备状态进行分析，判断是否出现故障、是否需要调整采煤机工作参数，从而确保采煤机工作状态和工作效率的稳定性。此外，电牵引采煤机具有操作简单、适应性强、使用范围广的优势，应用自动化技术能够获得良好效果。

2.2自动化技术在远程控制中的应用

采用远程自动化控制技术，能够实现煤矿采煤中的三维检测和工作面自动找直等。实现这一点的关键工艺技术具体包括：(1)全自动无盲区视频监视系统，能够全面查看采煤现场、自动传输、数据通讯。(2)低照度视频监视技术，视频摄像镜头即使位于起那个污染环境，也能清晰获取视频和图像，且不受粉尘、煤尘污染。(3)自动控制采煤机，采煤机能够自主定位、自主调整割煤速度、远程监控等。(4)煤矿无人化控制系统，通过远程监控、故障保护等监控采煤机运行状态[3]。

其中，全自动化无盲区视频监视系统的应用，切实解决了现有煤矿工作面监视效果差、监视工作条件恶劣的问题，使煤矿井下综采工作面的采煤过程变得可见、可控，为煤矿的安全高效生产提供帮助。其主要特征(如图1所示)包括安装于液压支架1上的若干防爆摄像仪2，以及主控列车4上设置的隔爆监视器和矿用摄像用控制器，相邻防爆摄像仪2的视线范围相接，各防爆摄像仪2通过视频信号线5与主控列车4上的隔爆监视器和矿用摄像用控制器连接。同时，要确保防爆摄像仪2沿垂直煤壁方向向采煤机行走方向8旋转20°安装，相邻防爆摄像仪之间的距离为9m，避免出现盲区。

全自动化无盲区视频监视系统出摄像仪外，还需要合理计算硬盘容量，以确定监控视频存储和覆盖时间，那么一个摄像头一天能够占用多少存储量呢?以硬盘容量来讲，硬盘的存储空间大小，一般有1T/2T/3T/4T/6T，1T=1024G，1G=1024M。但需要注意的是，硬盘实际可用于存储视频的容量为总容量的90%，即容量系数为0.9，因此其监控视频存储容量的计算方法为：录像存储大小=主码流(M)÷8×3600s×24h×监控通道数×录像天数[4]。

假设某煤矿项目的高清摄像头是H.265格式1080P(主码流约2.3M)的，监控通道为50路，存储时间为90天，那么计算公式如下：

2.3(主码流)÷8×3600s×24h×50(监控通道)×90(录像天)≈111780000MB换算为T则为：111780000÷1024÷1024≈106.6T按硬盘实际容量90%则为：106.6÷0.9=118.44T，即总共需要118.44T的硬盘才可以满足存储需求，也就是120T。因此，在实际煤矿采煤工作中，相关人员需要根据实际情况科学合理设置防爆摄像仪等设备，并且隔离计算硬盘容量，以确保全自动化无盲区视频监视系统顺利运行，实现煤矿远程自动化控制。

2.3自动化技术在煤矿挖掘阶段的应用

矿井挖掘是煤矿采煤的基础环节，如果在矿井挖掘初期没有确保挖掘的安全性和质量，很容易降低后续采煤工作的效率，也会造成其他不良影响。在矿井挖掘过程中采用自动化技术，目前主要表现在掘进机的使用，自动化掘进机通常由照明灯、开关箱、操作箱、压扣控制按钮等配件组成。通过自动化系统与掘进机液压系统的共同作用，能够为掘进机安全、高效工作提供保障，也有助于矿井挖掘质量的提高，能够缩短前期工作周期，为后续工作提供充足的时间和空间。

2.4自动化技术在煤矿运输和提升阶段的应用

矿井提升和运输阶段指的是将开采出来的煤炭从矿井中运输至地面的过程，在没有应用自动化技术之前，煤矿提升和运输的主要方式是人力运输和矿井提升机，不仅工作效率低下，也存在一定安全隐患。采用自动化技术，通过CST软件实现运输过程的自动化，能够将人力运输转变为带式运输，不仅运输过程不受时间限制，运输的煤炭数量也非常之多，且具有较高安全性。同时，采用PLC控制技术可以实现矿井提升机的数字化、智能化控制，能够对提升机运行参数进行实时监控，而且还具备主动断电等安全防护技术，能够最大程度保障设备的安全、稳定运行。

3结语

总之，自动化技术实现了生产过程从手动操作向机械自动化操作的转变，从耨中程度上讲，自动化技术的应用使得我国煤矿采煤更加安全、可靠、稳定，显著提升了采煤效率，对于采煤作业有着十分重要的现实意义。

参考文献

[1]姬鹏伟.自动化技术在煤矿开采中的应用研究[J].矿业装备,2019,No.108(06):129-130.

[2]李庆龙.自动化技术在煤矿开采中的应用分析[J].石化技术,2019,026(008):275-276.

[3]田宴铭.自动化技术在煤矿开采中的应用研究[J].能源与节能,2020,No.175(04):196-198.

[4]李金龙,孔雷.煤矿采煤中自动化技术的应用研究[J].中国新技术新产品,2020,(003):56-57.