煤礦自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

緒論：寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的1篇煤礦自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

1引言

目前，煤炭在我國(guó)能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中占比70%以上（孫繼平，煤礦自動(dòng)化與信息化技術(shù)回顧與展望：工礦自動(dòng)化，2010年6期），且是一種廉價(jià)、供應(yīng)可靠、可潔凈利用的能源，與石油、天然氣相比儲(chǔ)產(chǎn)比最大，而核電、水電、風(fēng)電等能源規(guī)模又無(wú)法與其相比，因此，煤炭仍將是我國(guó)的主要能源。隨著工業(yè)革命的持續(xù)發(fā)展，世界發(fā)展的主要方向是信息化、自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，這就要求各行各業(yè)必須緊跟時(shí)代潮流，才能進(jìn)一步提高生產(chǎn)力，滿足人類自身的發(fā)展。在煤礦開(kāi)采業(yè)，必須加大自動(dòng)化生產(chǎn)力度，推動(dòng)煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)，以盡可能在市場(chǎng)各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控自動(dòng)化、綜合管理指揮網(wǎng)絡(luò)化，從而安全、高效的開(kāi)展煤礦營(yíng)運(yùn)工作。

2礦山自動(dòng)化概況

礦井自動(dòng)化系統(tǒng)泛指使采礦生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的檢測(cè)、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)的措施或方法，對(duì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量控制、提高生產(chǎn)安全有重要作用。其生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、場(chǎng)所分散、移動(dòng)頻繁決定了礦井自動(dòng)化的特點(diǎn)。礦井提升分主井和副井提升。主井提升任務(wù)單一，易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。提升機(jī)自動(dòng)控制要求提升容器嚴(yán)格按照規(guī)定的速度運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)在規(guī)定的位置準(zhǔn)確停車，其速度根據(jù)提升機(jī)和容器的任務(wù)、形式和井口裝備條件等因素來(lái)確定。其關(guān)鍵技術(shù)是控制減速階段的速度，一般通過(guò)形成調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)。提升容器的自動(dòng)裝卸載主要依靠設(shè)備的可靠性來(lái)保障，目前我國(guó)多采用定容斗的裝載設(shè)備。副井提升任務(wù)繁重，負(fù)載變化大，一般采用遙控操作來(lái)實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化，如司機(jī)在井口操作或上下井人員在罐籠內(nèi)通過(guò)按鈕控制。生產(chǎn)過(guò)程綜合自動(dòng)化是把多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)和多臺(tái)機(jī)械作為一個(gè)整體實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，主要包括：采煤工作自動(dòng)化、掘進(jìn)工作自動(dòng)化、井下監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、地面生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化等。這其中采煤工作自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)礦井現(xiàn)代化的關(guān)鍵，長(zhǎng)臂采煤綜合機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)為工作面自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件，但目前要想全部實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，尚有困難。采煤工作面自動(dòng)化需要實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)包括：采煤機(jī)的牽引控制和功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)井下煤層的實(shí)際情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)使之恒功率運(yùn)行；自移式液壓支架的檢測(cè)和控制，難點(diǎn)在于控制對(duì)象多，每個(gè)對(duì)象的狀態(tài)信息和控制指令多以及在井下惡劣的條件下如何傳輸大量的控制信息；采煤機(jī)位置校正，根據(jù)煤層厚度的變化，自動(dòng)調(diào)整采煤機(jī)搖臂的高度，最大限度的出煤并降低含矸率。全礦井自動(dòng)化是對(duì)礦井進(jìn)行總體綜合控制，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井的最佳運(yùn)行。從各生產(chǎn)過(guò)程采集的環(huán)境參數(shù)、生產(chǎn)參數(shù)等大量信息經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理分析，及時(shí)做出決策，直接向相關(guān)的生產(chǎn)系統(tǒng)或控制人員發(fā)送指令，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井的自動(dòng)化。礦井復(fù)雜的生產(chǎn)條件和技術(shù)方面的限制決定了現(xiàn)階段全礦井自動(dòng)化難以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用遙控技術(shù)的采礦機(jī)器人的出現(xiàn)可能改變這一現(xiàn)狀。

3我國(guó)礦井自動(dòng)化建設(shè)的現(xiàn)狀

我國(guó)的煤礦自動(dòng)化技術(shù)在20世紀(jì)末得到迅速發(fā)展，在煤礦開(kāi)采的每一個(gè)環(huán)節(jié)中都有自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，但相比歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的煤礦自動(dòng)化技術(shù)還是比較落后的。煤礦采煤機(jī)已經(jīng)由先前一直采用液壓、直流牽引發(fā)展到了采用電牽引采煤機(jī)，組合電機(jī)使用率較低的情況大有改觀（徐宏亮，論煤礦自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展研究：科技探索，2013年21期）；我國(guó)的井工輸送裝備的主要技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)與世界先進(jìn)水平持平甚至略有超越（劉慶華，張林，煤礦井下工作面運(yùn)輸裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：中國(guó)煤炭，2013年10期），但行業(yè)整體跨度大，中小企業(yè)相比國(guó)外落后很多；美國(guó)是使用刨煤機(jī)最普遍的國(guó)家，由于受到開(kāi)采條件和成本等條件的限制，刨煤機(jī)并沒(méi)有在我們國(guó)家得到推廣使用；掘錨機(jī)組代表了高效掘進(jìn)設(shè)備的最高技術(shù)水平（栗魯平，煤礦巷道高效掘進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的研究現(xiàn)狀：科技資訊，2011年10期），國(guó)外采煤國(guó)家已廣泛使用掘錨支一體化的綜掘機(jī)，而國(guó)產(chǎn)掘錨機(jī)組仍為空白；綜采放頂煤開(kāi)采方法適用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和煤層厚度較大的采煤工作面，我國(guó)的綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。煤炭行業(yè)的特殊性導(dǎo)致他易發(fā)生瓦斯爆炸、火災(zāi)、突水等事故，國(guó)內(nèi)很多廠商可以生產(chǎn)一些監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品，比如AL、KJ系列，但相比國(guó)外的監(jiān)控技術(shù)，這些產(chǎn)品傳感器質(zhì)量較差、軟件跟不上節(jié)奏、可靠性低，沒(méi)有專家診斷系統(tǒng)。總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)的自動(dòng)化發(fā)展總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

1.發(fā)展不平衡且缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)（檀靜，我國(guó)煤礦自動(dòng)化建設(shè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究：企業(yè)家天地，2013年7期）。由于煤礦開(kāi)采生產(chǎn)環(huán)境惡劣，因此煤礦自動(dòng)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他行業(yè)，并且表現(xiàn)出了發(fā)展不平衡的特點(diǎn)，國(guó)有煤礦和重點(diǎn)煤礦建設(shè)程度遠(yuǎn)優(yōu)于地方小煤礦。在已建成的系統(tǒng)中，由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，雖然有越來(lái)越多的自動(dòng)化供應(yīng)商進(jìn)入行業(yè)，有生產(chǎn)和研究硬件設(shè)備的，有做系統(tǒng)集成管理的，也有做煤礦信息管理軟件的，但大多數(shù)設(shè)備和系統(tǒng)都是在獨(dú)立的情況下運(yùn)行的，不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自由和信息共享，還有相對(duì)孤立的信息和自動(dòng)化孤島現(xiàn)象（王天福，賀勝寬，探究煤礦自動(dòng)化發(fā)展方向：中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012年11期），這樣就極大的限制了這些信息發(fā)揮的能力。

2.一些關(guān)鍵技術(shù)亟待解決。先進(jìn)的傳感器種類少、穩(wěn)定性不佳、使用壽命相對(duì)較短、維護(hù)工作量較大造成的安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性不高；井下復(fù)雜的巷道工作環(huán)境，一些突發(fā)的情況造成的信號(hào)數(shù)據(jù)出現(xiàn)的偏差甚至丟失現(xiàn)象；工作面由于條件惡劣、光纜易斷，所以難以大規(guī)模投入使用，造成工作面設(shè)備使用成本比較高，因此，礦用光纜在惡劣條件下的使用和修復(fù)問(wèn)題要求我們要加快開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度的快速安裝式礦用光纜；自動(dòng)化程度低造成的工作面刮板運(yùn)輸能力小、過(guò)煤量低、計(jì)算機(jī)控制能力較弱等缺點(diǎn)。

3.重硬件投資，輕軟件投資。近幾年，煤礦企業(yè)在信息化的投入不斷加大，但大多投入了硬件設(shè)備上，建立了局域網(wǎng)，采購(gòu)了大型服務(wù)器架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，但卻忽視了最重要的信息數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)。由硬件采集到的數(shù)據(jù)不能為現(xiàn)行生產(chǎn)、研究提供有用的信息和實(shí)際的依據(jù)。目前，我國(guó)尚沒(méi)有一個(gè)煤礦全面、完整的實(shí)現(xiàn)全礦井綜合自動(dòng)化，所有系統(tǒng)共用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。近幾年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)的出現(xiàn)給煤礦自動(dòng)化建設(shè)提供了一個(gè)良好的技術(shù)平臺(tái)，一些自動(dòng)化建設(shè)過(guò)程中遇到的技術(shù)難題有望得到徹底解決。

4未來(lái)煤礦自動(dòng)化重點(diǎn)研究方向

4.1高度集成的現(xiàn)場(chǎng)信息

煤礦井下工作環(huán)境惡劣，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，不可預(yù)測(cè)的情況時(shí)有發(fā)生，簡(jiǎn)單的自動(dòng)化控制已經(jīng)無(wú)法滿足煤礦作業(yè)的要求。高度集成的現(xiàn)場(chǎng)信息是在設(shè)備自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)無(wú)人工作面地面遠(yuǎn)程控制（朱濤，煤礦自動(dòng)化發(fā)展中存在的問(wèn)題及對(duì)策分析：電子世界，2013年10期）。要實(shí)現(xiàn)這一想法，不僅需要全面的接入井下監(jiān)測(cè)控制子系統(tǒng)，同時(shí)更高精度的先進(jìn)傳感器、傳感器的無(wú)盲區(qū)布置和本安無(wú)線通信及本安光纖通信這些關(guān)鍵技術(shù)也是關(guān)鍵技術(shù)。

4.2煤礦瓦斯、突水、火災(zāi)等重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)

現(xiàn)有的安全監(jiān)控系統(tǒng)具有瓦斯等實(shí)時(shí)監(jiān)控、超量報(bào)警等功能，部分系統(tǒng)具有瓦斯、火災(zāi)、突水等重大災(zāi)害的預(yù)警功能，但這些功能往往是根據(jù)監(jiān)測(cè)值的歷史數(shù)據(jù)走向預(yù)警的，預(yù)警準(zhǔn)確率非常低。因此，迫切需要進(jìn)一步研究重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)，提高預(yù)警準(zhǔn)確率。

4.3應(yīng)急救援和精確定位技術(shù)

煤礦井下事故具有突發(fā)性，當(dāng)井下災(zāi)害發(fā)生后，及時(shí)采取處理措施可以有效的減少人員的傷亡情況。雖然目前人員定位技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是更能滿足災(zāi)后救援需求的井下人員精確定位技術(shù)還處于起步階段；另外由于煤礦井下防爆，無(wú)線傳輸干擾大等條件限制，地面一些成熟的技術(shù)無(wú)法在井下應(yīng)用，適用于井下的生命探測(cè)技術(shù)等亟待解決。

4.4煤礦數(shù)據(jù)的高效利用

煤礦控制中心建立起了企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，高效利用這些數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控分析，對(duì)各類生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，即使調(diào)整實(shí)時(shí)生產(chǎn)中的各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類設(shè)備和資源的合理配置和優(yōu)化配置，利用最少的成本創(chuàng)造最大的效益。