自动化技术在煤矿安全生产中的作用

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摘要煤矿生产过程受到多种自然灾害的影响，存在大量的不安全因素，稍有疏忽，便可能引发严重的安全事故。煤矿井下作业地点生产环境非常恶劣，存在各种安全隐患，严重影响了煤矿的安全生产。为此，分别从煤矿防治冲击地压、火灾预警、粉尘治理等方面详细分析了自动化技术在煤矿安全生产中的作用，认为加强安全经费投入、研发煤矿安全自动化监测系统(设备)以及提高员工安全意识有助于提高煤矿安全生产水平。

关键词自动化技术煤矿安全生产冲击地压火灾预警粉尘安全意识

现阶段，随着煤矿数字化、信息化水平的逐步提高，井下生产的安全性尽管得到了一定程度的提高，但煤矿安全生产所面临的形势依然严峻。以郑州大平煤矿“10•20”事故为例［1-3］，该事故是由于井下巷道局部通风不畅，导致煤与瓦斯突出之后瓦斯逆流，进而导致西大巷瓦斯气体浓度上升，高浓度瓦斯气体在遇到电机车火花后发生爆炸，从瓦斯突出到爆炸发生，整个过程仅30min，若能够采用自动化检测设备对巷道入口及巷道内部的瓦斯气体浓度进行实时监控，在瓦斯浓度达到临界值之前自动切断电源，并及时向巷道内的作业人员发出警报信号，及时疏散作业人员，势必能够有效降低瓦斯爆炸事故所造成的损失。近年来，随着自动化技术和信息化技术的不断发展，相当一部分国有大中型煤矿在井下作业中大量应用了自动化控制、监测系统，以大同煤矿集团为例，通过建设“智能化数字矿山”，充分发挥了自动化技术的作用，进一步提高了开采作业效率，同时还有效保障了井下作业安全。从安全管理方面来看，塔山煤矿以先期完成的各类系统为基础，结合自动化、信息化技术，建立了覆盖整个煤矿的以生产、经营、设计等多个层面为一体的综合化煤矿安全自动化管理系统，实现了对作业人员、环境、设备等方面的详细信息统计，对于保障生产安全具有重要作用。本研究在对上述成果分析的基础上，详细分析煤矿自动化技术对于确保矿井安全生产的作用，并就确保井下安全生产的措施进行讨论。

1煤矿自动化技术作用

随着煤矿生产规模的快速壮大，煤矿安全生产工作面临着巨大挑战:①国有大中型煤矿对部分煤矿进行了并购、重组，该类被并购的煤矿由于规模、经营模式、安全管理水平存在差异，仍待进一步整合;②部分煤矿经过多年开采，进入到衰减期，开采深度较大，增加了安全管理工作的难度;③部分小煤矿因无序开采，导致大小煤矿间形成复杂的联通，小煤矿中的瓦斯、水等向大煤矿串流，大大增加了大煤矿的安全风险。对此，有必要通过应用自动化技术有效防治瓦斯、水、火等灾害，同时加快对小煤矿的技术改造和整合，确保煤矿生产安全。

1．1冲击地压防治

相当一部分煤矿的煤层及顶底板都较为坚硬，伴随冲击地压事故的发生，易影响工作面采煤工作的正常进行，并对井下安全生产产生严重影响［4］。对此，以某煤矿为例，通过对工程现场进行实地调查并结合室内岩土力学分析，根据冲击地压产生的原因及表现出的规律，本研究提出了浅埋深坚硬顶板弱化处理方法，为防治冲击地压提供了有效解决方案。另外，通过运用各类监测仪器，实现对煤矿各工作面以及巷道内冲击地压的实时监测，并对各测段的监测数据进行综合对比分析，发现在经顶板弱化处理后，巷道内的冲击地压得到了有效控制，煤体与煤柱的压力下降较明显，有效保障了煤矿井下作业安全。

1．2火灾预警

火灾是煤矿常见的安全灾害之一，针对煤矿生产中的火灾隐患，需结合矿井具体结构，合理布置火灾监测点，建立全面覆盖的井下火灾综合监测预警系统。在系统安装完毕后，需经安全性、可靠性和稳定性测试之后方可投入应用，确保系统可长时间的可靠、稳定运行，为安全管理工作提供可靠的数据支持，降低火灾隐患引发的煤矿安全事故的发生概率。

1．3粉尘治理

(1)液压支架架间粉尘治理。

井下煤炭粉尘主要集中于每2个液压支架的前探梁之间、顶煤放置处、液压支架前连杆与掩护梁铰接的位置，需重点治理。针对该类区域的煤炭粉尘，可采用液压支架架间喷雾系统实现防治，该系统主控装置根据下风侧的接收器发出的动作信号实现对系统开启和关闭的自动控制，同时可设置系统定时开启和关闭，还可对喷雾系统直接进行遥控操作。

(2)煤炭运输过程中的粉尘治理。

煤炭在运输过程中，伴随物料的抖动、摩擦等运动会有大量煤尘产生，尤其在前部刮板输送机卸载处和带式输送机拐弯处，煤炭粉尘产生量较大，加之该2个位置的空气易改变流动方向，易形成涡流，进而导致煤炭粉尘随空气涡流进入采煤工作面。在候补刮板输送机的位置由于支架的阻挡作用，空气流速小，所产生的粉尘量稍少于前部。对此，可采用联动喷雾方式和水平喷雾方式治理粉尘［5-7］。该类喷雾装置主要通过超声波传感器和雷达传感器监测输送带上的物料是否处于运动状态，从而实现对喷雾装置的自动控制。当传感器监测到输送带上的物料处于运动状态时，向主控装置发出信号，主控装置在接收到信号之后，控制喷雾系统开启喷雾。但由于该方式在喷雾过程中喷雾量较大，水雾易聚集形成水滴，因此，通常被用于输送带上的粉尘防治，但在人行巷道中则不适用，以免导致人行巷道含水量过高，引发不必要的安全问题。通过利用自动化喷雾系统防治煤炭粉尘，可大幅度降低井下空气中的煤炭粉尘浓度，有效减少粉尘对井下工作人员身体健康的影响，进一步提高煤矿企业的安全效益和生产效益。

2煤矿安全问题改善措施

(1)加强安全经费投入。

煤矿企业应进一步加大对煤矿生产安全方面的经费投入，通过研发、引进先进的机械设备替换陈旧的机械设备，并加强对新设备及先进技术的推广和应用。加强与科研院所的合作，深入研究煤矿各类安全问题产生的原因和治理方案，引进各类先进工艺、自动化系统，改善煤矿生产环境，加强对煤矿作业过程中各类因素的有效监控，全面保障煤矿生产安全。

(2)研发煤矿安全自动化监测系统(设备)。

煤矿企业需进一步加强对煤矿安全综合自动化监测系统、设备和技术的研究，进一步提高综合自动化监测系统的监测精度及运行的可靠性。以现有的监测系统为基础，结合自动化技术对系统进行改造和升级，减少数据采集、传输过程中的误差，提高电气设备的灵敏度，进一步提升瓦斯防治的水平。同时，通过合理应用对综合性防火灭火系统，可更为准确地预报火警，提高采空区火灾隐患的防治水平，保障井下作业安全。

(3)提高员工安全意识。

煤矿员工的安全意识水平是影响煤矿生产安全的重要因素，对此，有必要进一步强化煤矿员工的安全生产意识，将其作为煤矿生产工作中的重点工作进行开展，提高员工操作各类井下自动化设备的水平，最大限度地发挥自动化设备对于确保井下安全生产的作用。

3结语

自动化技术在煤矿生产过程中的应用对于确保煤矿生产安全具有重要作用。为此，分别分析了自动化技术在井下冲击地压防治、火灾预警以及粉尘治理方面的应用并就提高井下安全生产水平的措施进行了探讨，对于提高煤矿生产的自动化水平以及井下生产的安全性有一定的参考价值。

参考文献

［1］沈庆彬．北宿煤矿斜井安全设施自动化控制系统的设计与实现［D］．成都:电子科技大学，2010．

［2］赵涤非．机械自动化技术在煤矿中的应用［J］．现代矿业，2015(10)238-239．

［3］张丽娟．煤矿通风系统中自动化控制技术的应用［J］．现代矿业，2015(8):243-244．

［4］单麒源，商宇航．双鸭山集贤煤矿冲击地压防治技术［J］．现代矿业，2015(7):130-132．

［5］李勇．煤矿安全信息自动化探讨［J］．中国煤炭，2009(3):89-92．

［6］刘温暖．综采工作面的自动化技术是煤矿安全生产的保障［J］．煤矿安全，2009(5):78-80．

［7］赵亚萍．安全发展背景下煤矿自动化改造探讨［J］．机电信息，2012(6):173-174．

作者：王岩 单位：永煤集团公司城郊煤矿