迎接無人化礦井新時代

近年來，隨著社會經濟的發展，我國煤炭開采技術也有了顯著提高，這對國民經濟的發展具有非常重要的意義。就目前我國煤炭開采技術來看，雖然機械化采煤技術有了一定程度的進步，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網絡進行遠程手術等新興科技的出現，無人礦井的時代必將到來，作為煤礦生產技術管理者，必須為這個時代的到來，起到未雨綢繆的作用。如何利用現行的設備進行智能化升級改造，最終能夠實現礦井的無人化，是擺在當前的首要任務，也是一種社會責任，以下是新礦集團內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

　　主井提升機設備為一臺JKM-5×6（Ⅲ）塔式摩擦輪提升機，一對42t箕斗，配一臺低速直聯懸掛式6000kW交流同步電動機，交-直-交變頻控制，年提升能力5.79Mt/a。ABB 主控系統軟件用來執行提升機運行的邏輯、比較、順序控制、算術計算、通訊和監測保護功能， 由 AC800M PLC 系統、S800 I/O 系統組成，ACS6000 傳動控制系統主要實現速度、電流閉環控制功能及與傳動有關的監測監控保護功能。傳動控制系統包括驅動控制、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）、內外水冷單元（ WCU） 組成。 監控系統對提升機系統的速度、位置等進行監測和計算，起到驅動系統和主控系統的后備保護功能， 監控系統的位置速度信號來自 電機增量型側編碼器脈沖解算信號。 ABB 閘控系統與ABB 提升系統集成，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，具有優越的安全制動功能。操作維護系統主要由選擇開關、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。提升監視系統提供直觀的用戶界面，可以對提升系統的實時數據監視以及系統維護，實現主井提升系統的自動化。

　　副井提升系統

　　副井裝備一寬一窄非標設計的雙層1.7t礦車四車罐籠，提升設備為一臺JKMD-5×4（Ⅲ）落地式多繩摩擦輪提升機，配低速直聯懸掛式2000kW、38r/min直流電動機。采用洛陽中重自動化DE143智能恒減速電液制動系統，是集機、電、液一體化的高性能技術產品，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。在礦井提升機安全制動時，礦井提升機智能恒減速電液制動系統執行恒定減速度制動，在電氣控制裝置檢測到實際減速度偏離給定值的情況下，通過電液閉環制動控制系統的反饋調節和補償作用，使其迅速減小偏差、保持制動過程減速度恒定不變，達到恒減速制動的效果，從而提高了制動平穩性和安全性，在正常提升操作中，制動系統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司機的操作和提升機的松、施閘指令進行控制。自動方式直接由提升機控制系統發出的“工作閘提升”指令進行松、施閘順序控制。

　　    通風系統

　　礦井通風設備選用兩臺FBCDZ618Ⅱ-8-NO31型防爆對旋軸流風機，一臺工作，一臺備用，每臺風機配二臺YBF710M1-8P型隔爆電機（710kW、10kV、740r/min），變頻調速。可通過各部傳感器采集的數據，經由電腦控制，實現完全自動化。

　　排水系統

　　礦井主排水設備選用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（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主排水泵房是煤礦井下排水系統的核心，為整個礦井排水系統提供動力。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備。同時為了保證離心式水泵正常運轉，礦井均配備排空氣設備或制定專門方案。煤礦排水綜合自動化系統主要對模擬量數據和數字量數據進行自動地采集和檢測。模擬量檢測的數據主要包括水倉水位、電機工作電流、水泵軸溫、電機溫度、三趟排水管流量等。數字量檢測的數據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、電動閥的工作狀態與啟閉位置、真空泵工作狀態、電磁閥狀態、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力等。以上數據的采集主要由PIC實現，傳感器將模擬量數據傳輸給PLC，然后PLC對數據進行相應的計算處理，依據相關因素，判斷出煤礦涌水量，以此來對水泵的開停進行控制。

　　壓風系統

　　礦井地面空壓機房內共設有五臺空氣壓縮機，空壓機型號LGFD220/095BR-T型螺桿式空壓機，每臺排氣量/排氣壓力：41m3/min/ 0.8MPa，四臺工作，一臺備用，配套電機為：220kW，10kV。螺桿式空壓機與活塞式空壓機比較，除了有運行費用低等優點外，還具有容量調節控制功能：即螺桿式空壓機可以根據系統中的耗氣量，利用容調裝置自動調節進氣量的多少，從而達到用多少空氣產多少空氣目的，節約能源消耗。而且具有空車過久自動停車，當用戶再次用氣空壓機會自動啟動，無須人員啟動。

　　原煤運輸系統

　　膠帶運輸機運輸系統是煤礦運輸中最重要的組成部分，煤礦幾乎所有的煤炭長距離運輸都是通過該系統運轉的。經過反復的實踐與嘗試， PLC 技術在煤炭膠帶運輸機運輸系統中所發揮出的優勢愈發明顯，毋庸置疑，它將是現在，乃至未來很長一段時間內，煤礦開采運輸中的主流技術。PLC 技術的工作原理簡單，是傳統繼電控制技術與現代計算機技術的結合，彌補了繼電控制系統的不靈活、安全性低、接線復雜、功耗高等不足之處， 同時又體現出了微處理器的優勢。 PLC 技術非常人性化，它的程序編制無須專業的 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，采取了以繼電器梯形圖為基礎的指令方式，非常簡單，便于操作，程序界面直觀形象，無論查錯或者是調試都異常方便。

　　以上是礦井提升、壓風、通風、排水以及原煤運輸系統實現自動化的簡單分析，真正實現礦井的無人化，還存在以下問題：

　　1、理念轉變，思想上要從過去煤礦勞動密集型企業實現到無人智能企業的轉變。

　　2、礦井實現網絡全覆蓋，為遠程控制、監測等創建順暢的通道。

　　3、推廣試用無人采煤工作面，這種方式國內已經有好多成功的范例。

　　4、聯合高校創作團隊，利用智能機器人打造無人掘進工作面。

　　5、輔助運輸設施力爭單一化，從而減少換裝環節，為智能化改造創造便利的條件。

　　總之，隨著科技的發展以及國家對下井人數的嚴格管控，井工煤礦只有自我加壓，充分利用新的高科技技術，趕上時代的步伐，才能在本行業站穩腳跟。伴隨5G網絡時代的普及，必將推動無人礦井時代提前到來，徹底轉變觀念，加快創新，迎接無人化礦井新時代。