煤矿自动化和通信技术的现状与发展趋势探讨

煤矿自动化和通信技术的现状与发展趋势探讨

李俊

神木汇森凉水井矿业有限责任公司陕西榆林719319

摘要：煤炭是我国的主要能源，因此，必须高效可持续的对煤矿进行开采。但是，我国在煤矿自动化与通信信息化方面与国外发达国家仍有不小的差距，这便要求我们要致力于研究先进的开采和控制技术，在实践中不断发展矿井自动化水平，不断提高和深化我国煤矿开采水平。基于此，本文主要对煤矿自动化和通信技术的现状与发展趋势进和探讨。

关键词：煤矿自动化；通信技术；现状；发展趋势

随着信息化的发展，人类已经进入信息时代，自动化技术呈现出智能化、多功能化等特点。在各个行业都得到了广泛的应用，我国煤矿行业在20世纪60年代起开始实行自动化，煤矿生产的各个环节都已经实现了机电一体化。应用自动化技术在煤矿企业建立大型、开放的分布式网络控制系统，可以实现全矿井的检测、管理、控制一体化，并对生产的各个环节进行自动化控制，利用网络进行生产的综合指挥调度及业务运转，能全面提高煤矿的生产水平。

1煤矿自动化与通信技术发展现状

1.1采掘机械自动化

随着计算机技术和传感器技术的不断发展进步，国外普遍采用计算机控制采掘机械，进行采煤机、工作面运输及支架的联合控制，实现了采煤作业的综合自动化。另外，计算机一般具有离机操作的功能，可以进行设备的故障诊断和工况检测。采煤机经历了从液压牵引到电牵引，从直流牵引到交流频电牵引的发展，逐渐向大容量过渡，采用多电机拖动的方式，能使总装机的功率达到1500kW；大运量、重型化、高强度、高寿命是工作面输送机的发展方向；液压支架实现了高压、大流量供液。掘进机发展到由大型PLC控制，能够自动化控制、进行故障诊治判断和工况检查。

上世纪70年代以来，我国综采机械发展迅速，所采用的设备近90%为国产，且大多采用液压牵引，最大装机功率为800kW。目前，上海煤科分院和太远矿山机械厂、西安煤机厂都研制了电牵引采煤机。我国的采掘机械自动化还处在工作面运输能力下、过煤量低的起步阶段。

1.2煤矿提升机械自动化

煤矿提升机方面，国外发达国家已经采用胶带运输方式，并辅以胶套轮蓄电池机车、高速架空人车、单轨吊等进行输煤工作。在综采工作面搬家方面，传统的轨道运输需要25-45天，而胶带运输方式仅1-2周便可完成。在胶带运输中，运用可控硅-电动机直流调速、交流变频调速等方式。应用计算机实现对煤矿提升机械的统一操控、故障状态监控，整个提升机系统能够应对轨道跑偏和制动刹车等情况。

目前我国煤矿行业中的提升机械已经开始由传统的轨道运输向胶带运输方式过渡。在某些规模较大的矿井中已经开始应用胶带运输方式，并辅以计算机或可编程逻辑控制器进行全数字化控制，且运用分散控制系统实现了对系统的安全监控。

1.3煤矿的通信技术现状分析

通信技术的发展与应用已经深入到各行各业中，煤矿的日常生产过程中通信技术的应用也扮演着重要的角色，通信系统也随着通信技术的发展不断升级。根据通信介质的不同，矿井中也存在有线通信系统和无线通信系统分别。

通信系统在生产调度中的应用比较广泛，包括主机调度、安全隔离器调度等等。目前使用的矿用通信系统大都采用无线通信技术，相对而言具有无线信号覆盖广、使用便捷的优点，但也存在包括信道容量小、电磁干扰大、传输频率较低、信号弱、通话噪音大等问题。而且，矿用通信系统的调度功能尚不是十分完善，仍存在诸多的限制，要积极进行开发和研究。常见的矿用通信系统包括：矿用透地通信系统、载波通信系统、漏泄通信系统、感应通信系统、小灵通通信系统、CDMA通信系统等。其中矿用CDMA通信系统的发展前景比较看好，其不仅可以实现双工通话、短消息发布、移动图像与数据传输，还具有井下巷道内无线电波覆盖较好、区域内同时通话数多、设备轻巧、使用不受限等优点。

井下光纤通信也是研究前景看好的通信技术之一，井下光纤通信系统具有强大的抗干扰能力和防爆能力，且其具有自动化检测功能，传输质量有保障，随着技术的发展，其传输能力与质量也会不断提高。井下光纤通信的主要问题在于使用高压放电熔接技术时产生的安全隐患，因而今后的完善与发展方向就是保证单模光纤机械连接装置不产生火花，损耗小，在保证安全的情况下提高性能。

2煤矿自动化与通信技术的未来发展趋势

2.1矿井作业过程自动化的集中控制

矿井作业过程自动化的集中控制，即使矿井集中监控中心配备一流的采煤控制技术，采煤控制技术主要由两部分构成，分别是自动化程度较高的采掘设备以及工业以太网技术，这样，矿井集中监控中心便可以实现对矿井设备的实时操作，进而实现矿井作业过程的集中监控。为使不同系统及设备能够互相通讯，需将不同网络协议转换为统一的协议，并利用统一的组态软件进行编程。当现场出现故障时，监控中心能够及时诊断出远程故障的出处，便于矿井工作人员能够有时间做出反应，在一定程度上提高了矿井作业的安全性。

2.2三维地理信息系统

煤矿在开采过程中，涉及到地质勘探、井道挖掘等工作，其中包含很多地理空间数据。煤层、顶底板、围岩、地质构造等基础信息对于煤矿安全生产非常重要，因此，将这些生产信息通过三维地理信息系统形式表达出来，能够更加直观地帮助煤矿安全生产。

2.3无人自动化工作面采煤技术发展方向

2.3.1三机自动控制系统

采煤机是无人工作面设备的核心部件，采煤机的自动控制系统包括自主定位与自动导航系统及自动调高系统，采煤机高速、精确自主定位导航技术是实现采煤机自动控制系统的关键。液压支架电液控制系统是目前最先进的支架控制方式，集多种技术于一身，可实现多个工序的随机联动自动化，以及自动控制液压支架动作，实现支架本架、邻架、隔架的控制以及运行状态和工作面矿压监测的远程控制等。新型智能化刮板输送机代表了当今世界刮板输送机的最高水平，实现了自动推移控制，同时向大型化、智能化、高可靠性及元部件标准化方向发展。

2.3.2三机工况检测与故障诊断系统

三机工况自动检测与故障诊断系统为实现三机在工作面安全运行提供可靠保障，采煤机智能化检测技术已经达到较高水平，利用各种可控驱动装置和自动调链装置，采用CST可控驱动装置、ACTS自动调链装置及工况监测系统，使其向智能化自动化方向发展，从而实现了功率大、事故率小、效率高和安全运行。

2.3.3“采煤-环境”安全专家系统

“采煤——环境”专家可靠系统模型为无人工作面提供了可靠的安全系统保障，它通过多种先进技术的应用，有效提高和保证了无人工作面的高产、高效和可靠性。该系统可以判断机电设备和周边环境的运行状态，即时收集各类数据并进行有效的分析、诊断及预测，确保各类机电设备处于最佳运行状态。

2.3.4采煤工艺智能化系统

智能控制采煤机和综掘、综采工作面自动综合监测系统的发展，增加了采煤机动态控制与故障处理能力，根据地质条件的变化，改变煤机的运行状态参数(截割速度、滚筒位置、破碎机位置)，无人工作面采煤工艺智能化实现成为可能。

结束语：

综上所述，随着技术的不断发展以及煤矿实际生产的需要，综合自动化技术不断进步，产品不断成熟，将各种自动化技术同通信技术有效的结合起来，实现煤矿综合自动化是必不可少的。我们相信，随着科学技术的不断发展，煤矿综合自动化水平将会不断提高，有效的实现各个煤矿的安全高效生产。从而为各个煤矿企业带来更大的经济效益，并促进企业的发展和不断壮大。

参考文献：

[1]浅析煤矿自动化发展现状和应对策略[J].张军利.电子世界.2014(14)

[2]煤矿自动化与信息化技术回顾与展望[J].孙继平.工矿自动化，2014（06）

[3]浅析矿井通讯技术[J].张欣，刘冬华.煤炭技术，2014（01）