煤矿采掘优化及自动化平台建设与应用

煤矿采掘优化及自动化平台建设与应用

 ,韩阳

内蒙古珠江投资有限公司

摘要：随着煤炭资源需求的不断增加,大型煤矿开采的优化技术开始越来越多的煤矿企业。建立煤矿自动化监控平台,可以有效地提高煤矿的质量和效率。为此,开展了采矿技术研究,从综合采矿技术、钻井技术、自动化平台建设等方面分析了大型煤矿自动化平台的优化设计技术,解决了大型煤矿开采工作面临的问题。

关键词：煤矿采掘；自动化平台建设；应用

引言

为了扩大煤矿勘测与开采范围，提高采掘效率，越来越多企业开始注重采掘技术优化，并将自动化技术应用到采掘工作中，通过创建自动化平台，改变传统人工采掘、机械控制模式，依靠自动化技术进行远程控制、实时监测、故障报警等，特别适用于大型复杂煤矿采掘工作中，可使整体施工效率得到极大提升。

1煤矿采掘工艺的原则

(1)安全，煤炭开采最重要的原则是煤炭开采安全，无论采用何种开挖方式，必须始终把人身安全放在首位，除非保证员工的安全，否则不能谈及有效的煤炭开采和生产过程；(2)科学合理的原则是我国煤炭开采可持续发展战略的核心原则，确保合理的开采和长期的使用； 只有在有计划和有针对性地开采煤炭的情况下，才能实现对不可再生资源的有效保护，不同矿井的实际开采状况差异很大，因此，不同的是，在采矿时，重点是采矿水平和地质环境条件对确定采矿计划；(3)环境至关重要，当前的生产模式是绿色和可持续的，因此煤炭开采必须遵守环境保护原则，并开始采矿项目，对环境灰尘污染影响最小， 噪音、空气污染和废弃物是煤炭开采的常见污染方式，需要更多的建筑材料和科学技术，并尽可能减少对环境的污染。

2煤矿掘进的关键技术

2.1光面爆破技术

该技术在20世纪诞生，逐渐应用到煤矿施工中，特别是在与锚喷支护技术结合后，使运行效率得到极大提升，在井巷工作中得到普及，不但可提高掘进速度、减轻人力劳动，还可是施工质量与安全得到切实保障。从整体上看，该项技术在煤矿掘进中的应用优势体现在以下方面：一是锚喷技术可保证良好质量，减少围岩松动与破坏，使结构更加安全。二是减少超挖现象，节约材料与生产成本。三是为机械化生产提供技术支持，减轻了劳动强度，提高了运行效率。

2.2井下开采方法

地下采矿方法是煤炭开采的一种方法，但开采过程中很复杂，必须建立矿山才能开采煤炭。传统的开采方法大多是手工开采，目前矿产资源主要采用效率更高、开采速度更快的煤炭开采技术，需要更多的电力，这一过程增加了开采成本；同时，采矿方法的安全性得不到保证；地下工程人员的安全可能受到不适当的操作的影响；但是，地下采矿方法的崩溃对地质环境影响不大，污染更少，生态系统也不会受到损害。

2.3掘锚一体化技术

国内科技水平逐渐提升，掘锚一体化设备被研发出来，以原本掘进机为基础，将锚杆机的作用加入进去，其技术原理在于将掘进机、锚杆机结合起来，使两台设备能够同时运行，达到掘进支护二合一的效果。这样不仅可促进设备自身运行效率提升，避免传统模式下掘进与锚杆设备衔接造成的时间浪费，还可优化作业程序，提高设备运行自主性，减少人资投入，促进煤矿企业整体工作效率提升

2.4剥离和煤炭开采

采煤以煤炭为主要开采技术，必须着眼于煤炭的开采和开采，煤炭企业的经济效益受到采矿技术的很大影响，因此企业必须把对采矿技术的研究和优化纳入以下几个方面:①符合条件和技术规范；②科学合理的技术选择；③能够充分优化设备的开采、转移和提取能力； 特别是基于设备和气候适应性以及再处理成本，这些特性最终会反映在运营成本和经常性的小程序成本上，因此必须灵活、适应并与露天开采兼容，以适应不同开采阶段的不同需求。

2.5综采工艺技术

在井下采煤工艺中，综采技术优势主要体现在安全性强、机械化水平高、可操作性强等方面，拥有广阔的发展前景。但在实际应用中，该工艺对设备质量和性能要求较高，与其他技术相比需要投入更多成本。同时，需要以完善的矿井生产系统为基础，才可使其优势充分发挥。从整体上看，该技术适用于结构较为简单、稳定性较强、倾斜度不足50°、底部与顶部条件均良好的煤层，可结合矿井实际情况进行综合分析后，做到合理选用。

3煤矿综合自动化系统设计

3.1自动化平台现状

自动化平台的主要组成部分是工业网络、数据中心和全面的信息平台和子系统、煤炭开采自动控制系统、多路自动控制信息平台和子系统，主要包括人员位置、皮带自动化、广播系统、自动电源、无线、工业电视、主供水等，风扇没有集成到安全方面，仅监视风扇数据的自动构建需要另外一个井解决方案，需要将模拟视频升级为高清数字视频， 为了满足您的发展要求，现有的煤矿工业网络仅复盖地面以下的主要供电区域，没有复盖范围，各个队部的工作区数据无法在煤矿自动化问题之间集中传输，工作区的工程质量无法保证，也缺乏统一的集中管理系统。

3.2系统功能

根据煤矿工程特点与需求，该系统由多个模块构成，主要具备以下功能。矿压监测模块。该模块可对作业面与巷道周围媒体、岩体应力进行实时监测，并诊断发生冲击地压与瓦斯危险的区域，主要监测内容包括地面监测站、压力传感系统、井下分站等。在井下分站中设有40个监测通道，信号通过两种渠道传输，传感器与井下分站之间用矿用防爆通讯线连接，井下分站与地面监测站间用矿用防爆光缆相连，依靠TCP/TP协议传输。主煤流皮带控制模块。该模块对采取顺槽皮带具有保护、监控等功能，可提供软启动装置的运行参数，包括油温、主机电气参数、信号状态等，支持远程控制、故障告警等，采用Intouch组态进行就地控制，在矿调度室进行遥控，根据运输流程自动控制；如若出现温度超过警戒线、打滑等情况，可在Intouch组态界面显示出来，并弹出告警提示窗口。选煤厂集控模块。该模块可对刮板运输、皮带运输机等设备启停、运行状态、电机电流、灰分等参数进行监控，依靠调度室监控上位机，可对全厂生产设备进行集中控制，带有数据显示、故障报警以及程序联动等功能。

3.3自动化平台搭建

自动化平台设计解决方案如图1所示，该平台分为三个主要应用程序层、数据层和网络层，通过在每个小型复杂数据连接矿区添加“一台”设备，可实现集成无线通信系统、人员定位系统、高清视频系统、广播系统、主区域自动排水、矿区自动化、电缆和地下设备的集成。 减少投资和维护小型综合数据移动器每个模块对应一个单独的VLAN(虚拟局域网)分区，该分区可减少整个网络中的广播，从而减少不必要的干扰。中央机房的主交换机—主电缆—主配电网的主电缆—较小的综合数据移动器(每条车道约400m)，例如挖掘工作区， 可自动将带状电缆设置到挖方工作区(主要的配电网站点-主要的电缆-主要的房间交换机)中，并使用直流电源为网络供电。

结束语

在煤矿采掘生产中，自动化技术的应用已经成为主流趋势，不但可提高生产速度，还可预防安全事故产生。在煤矿生产中，针对原本设备与技术的不足，应积极更新换代，并促进掘进技术优化，引入先进的设备与工艺，并结合矿区情况与技术条件，创建自动化平台，将其应用到煤矿采掘、运输与监控等各个阶段，使各项工序都能密切衔接，缓解采掘紧张问题，还可使生产效率与人员安全得到切实保障。

参考文献

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