迎接無人化礦井新時代

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國煤炭開采技術(shù)也有了顯著提高，這對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的意義。就目前我國煤炭開采技術(shù)來看，雖然機(jī)械化采煤技術(shù)有了一定程度的進(jìn)步，但仍存在一些問題。伴隨著近年來“無人工廠”、“無人超市”以及利用5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)等新興科技的出現(xiàn)，無人礦井的時代必將到來，作為煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理者，必須為這個時代的到來，起到未雨綢繆的作用。如何利用現(xiàn)行的設(shè)備進(jìn)行智能化升級改造，最終能夠?qū)崿F(xiàn)礦井的無人化，是擺在當(dāng)前的首要任務(wù)，也是一種社會責(zé)任，以下是新礦集團(tuán)內(nèi)蒙能源長城三礦為例淺議未來自動化可行性分析。

　　主井提升系統(tǒng)

　　主井提升機(jī)設(shè)備為一臺JKM-5×6（Ⅲ）塔式摩擦輪提升機(jī)，一對42t箕斗，配一臺低速直聯(lián)懸掛式6000kW交流同步電動機(jī)，交-直-交變頻控制，年提升能力5.79Mt/a。ABB 主控系統(tǒng)軟件用來執(zhí)行提升機(jī)運(yùn)行的邏輯、比較、順序控制、算術(shù)計算、通訊和監(jiān)測保護(hù)功能， 由 AC800M PLC 系統(tǒng)、S800 I/O 系統(tǒng)組成，ACS6000 傳動控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)速度、電流閉環(huán)控制功能及與傳動有關(guān)的監(jiān)測監(jiān)控保護(hù)功能。傳動控制系統(tǒng)包括驅(qū)動控制、電流控制和勵磁控制三部分，主要由高壓柜、變壓器、兩套逆變單元（ INU）、兩套整流單元 （ARU）、電容器單元 （CBU）、電壓限副單元 （VLU）、勵磁單元（ EXU）、內(nèi)外水冷單元（ WCU） 組成。 監(jiān)控系統(tǒng)對提升機(jī)系統(tǒng)的速度、位置等進(jìn)行監(jiān)測和計算，起到驅(qū)動系統(tǒng)和主控系統(tǒng)的后備保護(hù)功能， 監(jiān)控系統(tǒng)的位置速度信號來自 電機(jī)增量型側(cè)編碼器脈沖解算信號。 ABB 閘控系統(tǒng)與ABB 提升系統(tǒng)集成，有恒減速制動和恒力矩制動兩種緊急制動功能，在緊急制動投入時，率先投入恒減速制動，具有優(yōu)越的安全制動功能。操作維護(hù)系統(tǒng)主要由選擇開關(guān)、按鈕、光字牌、深度指示器、顯示儀表、蜂鳴器、制動手柄和速度控制手柄組成。提升監(jiān)視系統(tǒng)提供直觀的用戶界面，可以對提升系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)視以及系統(tǒng)維護(hù)，實(shí)現(xiàn)主井提升系統(tǒng)的自動化。

　　副井提升系統(tǒng)

　　副井裝備一寬一窄非標(biāo)設(shè)計的雙層1.7t礦車四車罐籠，提升設(shè)備為一臺JKMD-5×4（Ⅲ）落地式多繩摩擦輪提升機(jī)，配低速直聯(lián)懸掛式2000kW、38r/min直流電動機(jī)。采用洛陽中重自動化DE143智能恒減速電液制動系統(tǒng)，是集機(jī)、電、液一體化的高性能技術(shù)產(chǎn)品，由制動器、高性能恒減速液壓站及其電氣控制裝置三部分組成。在礦井提升機(jī)安全制動時，礦井提升機(jī)智能恒減速電液制動系統(tǒng)執(zhí)行恒定減速度制動，在電氣控制裝置檢測到實(shí)際減速度偏離給定值的情況下，通過電液閉環(huán)制動控制系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和補(bǔ)償作用，使其迅速減小偏差、保持制動過程減速度恒定不變，達(dá)到恒減速制動的效果，從而提高了制動平穩(wěn)性和安全性，在正常提升操作中，制動系統(tǒng)工作制動分手動和自動兩種控制方式：手動方式主要是根據(jù)司機(jī)的操作和提升機(jī)的松、施閘指令進(jìn)行控制。自動方式直接由提升機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的“工作閘提升”指令進(jìn)行松、施閘順序控制。

　　    通風(fēng)系統(tǒng)

　　礦井通風(fēng)設(shè)備選用兩臺FBCDZ618Ⅱ-8-NO31型防爆對旋軸流風(fēng)機(jī)，一臺工作，一臺備用，每臺風(fēng)機(jī)配二臺YBF710M1-8P型隔爆電機(jī)（710kW、10kV、740r/min），變頻調(diào)速?？赏ㄟ^各部傳感器采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)由電腦控制，實(shí)現(xiàn)完全自動化。

　　排水系統(tǒng)

　　礦井主排水設(shè)備選用MD360-95×8型礦用多級離心泵七臺，三臺工作，三臺備用，一臺檢修，每臺泵配YB25602-4型隔爆電動機(jī)（1120kW、10kV、1488r/min），排水管路選用D377×17無縫鋼管三趟。主排水泵房自動化排水系統(tǒng)主排水泵房是煤礦井下排水系統(tǒng)的核心，為整個礦井排水系統(tǒng)提供動力。主排水泵房每臺耐磨離心泵均配備出水電動閘閥、真空泵、以及壓力傳感器、真空度傳感器等自動化設(shè)備。同時為了保證離心式水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，礦井均配備排空氣設(shè)備或制定專門方案。煤礦排水綜合自動化系統(tǒng)主要對模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動地采集和檢測。模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要包括水倉水位、電機(jī)工作電流、水泵軸溫、電機(jī)溫度、三趟排水管流量等。數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要包括水泵高壓啟動柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(tài)、電動閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、真空泵工作狀態(tài)、電磁閥狀態(tài)、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力等。以上數(shù)據(jù)的采集主要由PIC實(shí)現(xiàn)，傳感器將模擬量數(shù)據(jù)傳輸給PLC，然后PLC對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計算處理，依據(jù)相關(guān)因素，判斷出煤礦涌水量，以此來對水泵的開停進(jìn)行控制。

　　壓風(fēng)系統(tǒng)

　　礦井地面空壓機(jī)房內(nèi)共設(shè)有五臺空氣壓縮機(jī)，空壓機(jī)型號LGFD220/095BR-T型螺桿式空壓機(jī)，每臺排氣量/排氣壓力：41m3/min/ 0.8MPa，四臺工作，一臺備用，配套電機(jī)為：220kW，10kV。螺桿式空壓機(jī)與活塞式空壓機(jī)比較，除了有運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)外，還具有容量調(diào)節(jié)控制功能：即螺桿式空壓機(jī)可以根據(jù)系統(tǒng)中的耗氣量，利用容調(diào)裝置自動調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的多少，從而達(dá)到用多少空氣產(chǎn)多少空氣目的，節(jié)約能源消耗。而且具有空車過久自動停車，當(dāng)用戶再次用氣空壓機(jī)會自動啟動，無須人員啟動。

　　原煤運(yùn)輸系統(tǒng)

　　膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)是煤礦運(yùn)輸中最重要的組成部分，煤礦幾乎所有的煤炭長距離運(yùn)輸都是通過該系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的。經(jīng)過反復(fù)的實(shí)踐與嘗試， PLC 技術(shù)在煤炭膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)中所發(fā)揮出的優(yōu)勢愈發(fā)明顯，毋庸置疑，它將是現(xiàn)在，乃至未來很長一段時間內(nèi)，煤礦開采運(yùn)輸中的主流技術(shù)。PLC 技術(shù)的工作原理簡單，是傳統(tǒng)繼電控制技術(shù)與現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，彌補(bǔ)了繼電控制系統(tǒng)的不靈活、安全性低、接線復(fù)雜、功耗高等不足之處， 同時又體現(xiàn)出了微處理器的優(yōu)勢。 PLC 技術(shù)非常人性化，它的程序編制無須專業(yè)的 C 語言或 C++語言，充分考慮到電氣操作維修工作人員的特點(diǎn)，采取了以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的指令方式，非常簡單，便于操作，程序界面直觀形象，無論查錯或者是調(diào)試都異常方便。

　　以上是礦井提升、壓風(fēng)、通風(fēng)、排水以及原煤運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化的簡單分析，真正實(shí)現(xiàn)礦井的無人化，還存在以下問題：

　　1、理念轉(zhuǎn)變，思想上要從過去煤礦勞動密集型企業(yè)實(shí)現(xiàn)到無人智能企業(yè)的轉(zhuǎn)變。

　　2、礦井實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，為遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測等創(chuàng)建順暢的通道。

　　3、推廣試用無人采煤工作面，這種方式國內(nèi)已經(jīng)有好多成功的范例。

　　4、聯(lián)合高校創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)，利用智能機(jī)器人打造無人掘進(jìn)工作面。

　　5、輔助運(yùn)輸設(shè)施力爭單一化，從而減少換裝環(huán)節(jié)，為智能化改造創(chuàng)造便利的條件。

　　總之，隨著科技的發(fā)展以及國家對下井人數(shù)的嚴(yán)格管控，井工煤礦只有自我加壓，充分利用新的高科技技術(shù)，趕上時代的步伐，才能在本行業(yè)站穩(wěn)腳跟。伴隨5G網(wǎng)絡(luò)時代的普及，必將推動無人礦井時代提前到來，徹底轉(zhuǎn)變觀念，加快創(chuàng)新，迎接無人化礦井新時代。