论煤矿自动化生产的问题和趋势

【摘要】本文结合历史分析阐述了煤矿自动化技术的发展和对我国煤矿生产具有的广泛意义，在此基础上对我国煤矿自动化生产的现状和问题进行了具体分析，认为必须要我国煤矿自动化的主要方向，瞄准突破点进行重点攻关以尽快全面深入地实现煤矿自动化。

【关键词】煤矿自动化；问题；趋势

随着工业革命的持续发展，世界发展的主力方向是信息化、自动化、智能化和网络化，信息时代要求各行各业必须紧跟时代潮流，才能进一步提高生产力以满足人类的各方面需求。在煤矿开采业，也必须加大自动化生产的力度，以加大机电一体化的智能技术应用，推动煤矿自动化生产，以尽可能在市场各环节实现控制监管的自动化、综合管理指挥的网络化，从而安全、高效地开展煤矿营运工作。

1.煤矿自动化技术的发展和意义

自动化的最开始，是人工直接操作机器的开关运转、调节检查，以在作业中代替人的直接操作。自上世纪70年代以后，自动化的概念变为一种“综合的自动化”，在计算机和网络技术的辅助下，自动化的生产变为了一种在分析市场、设计产品、加工制造、市场销售等整体作业产业链条不可或缺的技术，整个生产销售的管理过程实际是一种数据的采集、传递和加工处理的过程。

对于煤矿生产管理而言，自动化技术具有多重意义：一是煤矿自动化作业可以促进生产效益、提高市场效益。随着经济和社会发展，煤炭的整体需求量和品类的要求越来越大、越来越高，人工控制为主的煤矿生产管理已经不能适应这种需求，只有通过先进完善的自动化管理系统才能有效迎合这些需求。只有信息检测及时有效、数据采集完整准确、各项风险因素及时得到处理，才能使得煤矿的生产安全、高效、高质量、高效率，从而提高整体产量、最大限度地丰富产品品类。二是煤矿自动化作业可以提高安全冗余。煤矿安全生产的环境异常复杂，即使在高科技集成投入的今天也不能完全避免事故的发生，因此对设备的可靠和安全性都提出极高的要求，由于自动化软件可以充分发挥其自为主动性，避免人的不可靠因素，因而能够实现脱离人的离线操作，无形中为安全生产提供了极大的安全冗余。三是自动化作业可以很大程度上节约物质资源、充分优化人力资源。煤炭生产企业也是能源大户，对人力资源也要求较高，通过使用自动化设备和相关机制，不仅能够有效节约能源、减少运行的无畏损耗、提高能源使用效率，还能减少设备的故障率及维护率，减少折旧。而且自动化设备的大规模运用，可以减少体力劳动者数量、提高整体煤矿产业人才队伍的优化和提高，从而可以降低劳动力成本、打造安全监控的劳动环境。

2.煤矿自动化生产的现状和问题分析

2.1 采掘自动化控制能力还较弱

目前发达国家的煤矿采掘已经普及了计算机控制系统，实现对采煤作业过程的综合自动化，并且一般都具有离机操作功能。而我国自20世纪80年代后才开始自动化发展之路，目前大多数在用设备都是国产，普遍存在着工作面刮板运输能力小、过煤量低、计算机控制能力较弱等缺点。

2.2 安全监控自动化系统可靠性有待提高

经过20多年来的消化吸收，我国大多数煤矿的安全监控系统已经成系统和结构化，但是先进的传感器种类少、稳定性不佳，且使用寿命相对较短、维护工作量较大。因此，很多的安全监控自动化系统可靠性不高、实际利用率低。

2.3 光缆通信能力和应用水平不强

目前通信光缆已经在绝大多数煤矿井下得到广泛的应用，但是这种通信方式主要应用在大巷，工作面因为条件恶劣、光缆易断，所以难以大规模投入使用，造成工作面液压支架电液控制、顶板监测等系统监控信息量比较大，造假和使用成本比较高。另外，相关信息的长距离传输也必须使用光缆，所以矿用光缆在恶劣环境的使用和修复问题是一个亟待解决的重要问题，这要求我们必须加快开发出高强度的快速安装式矿用光缆。

3.我国煤矿自动化的主要方向

3.1 煤矿自动化系统实现的主要目标和前提

一是全面的接入子系统，笔者认为，除了井下无线通讯系统和调度通信系统及行政管理系统之外，其余的系统都应该实现全面的子系统接入管理控制。二是普遍的监视控制子系统。可以实现控制、监视的子系统有：地面主变电系统和用户变电、配电系统、地面压风系统、井下变电、配电系统、井下主排水系统和井下运输信号集中闭锁系统等。可实现监视的子系统有：地面提升系统、矿井扇风机系统、井下采煤系统、井下胶带机系统、井下人员定位系统、井下降温系统、瓦斯监控系统和机房系统等。三是通过信息化再造实现集中监视和控制的自动化管理模式。对于煤矿千变万化的生产管理环境来说，必须加强全面监管，要克服管理和生产具体条件的差异性，采用区队分散控制模式、调度集中控制模式或调度集中展示、调度集中展示等模式加强管理控制。四是细化自动化管理的子项目和控制水平值，只有明确自动化管理各子项目的目标及指标，才能在劳动强度、安全性能和效率产量之间找到平衡，才能有效提高管理的效率恶化水平，最终实现自动化管理的帕累托最佳。

当然，煤矿自动化系统的实现必须在一定的实施前提下才有可能成功，一是必须加强人力资源建设，加强全体职工的综合素质尤其是应用现代化设备的能力和技能，才能在实施后的维护管理和故障排除等方面符合自动化系统的基本要求。二是需要大力借鉴其他先进国家和地区的煤矿自动化生产成功经验，并根据本单位特点形成一套完整的实施、管理制度和安全保障体系。三是要选择一套符合自身生产管理条件的综合自动化监控软件及实施平台，这样才能打下坚实的基础。

3.2 煤矿自动化系统的主要功能发展方向

一是建立高效的自动化控制网络和快速的信息传递系统，从而实现远程的生产管理控制，对所有井下、地面的采煤、掘进、运输、提升、人力资源、市场销售、财务控制等系统进行全程在线监控、监测和远程操作。

二是重点突破对井下主要设备的远程开、停车工作。借助中心集控软件，监视矿井各类设备的运行状态，远程诊断并对设备参数进行调整。下达设备的检修、维护计划。根据系统或设备故障类型下达维修指令，指挥矿井人员迅速到达现场进行处理。

三是在企业集控中心建立起企业级的数据仓库，借助于矿井生产制造执行系统，对生产计划调度、设备监控分析、对各类生产过程数据的综合分析，对生产过程及重要设备检修时间的合理变更和优化。集成公司资源计划系统（ERP）和自动化生产控制系统，在集控中心进行生产计划的编排、下达、查询和反馈，实现对各类设备、备品、备件的合理配置和优化调度。

四是结合实时数据、过程组态画面，提供作业进程、现场环境、设备状态、能耗生产实绩等实时历史的综合信息平台，实现生产现场监视与跟踪。对自动化的分析处理和知识挖掘系统，形成智能化和自动化的专家知识库。形成专家决策支持系统，为企业的安全、生产管理决策提供支撑平台，最大限度地发挥自动化效能，为企业带来总体效益。

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作者简介：沈权（1982－），男，安徽合肥人，天地（常州）自动化股份有限公司工程师，主要从事煤矿安全监控、信息综合等方面的设计及应用推广工作。