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自动化技术在煤矿安全生产中的应用及改善措施

2025-05-26 53 上传者：管理员

摘要：随着煤矿开采深度和复杂性的增加，煤矿安全生产面临着严峻的挑战。主要探讨了自动化技术在煤矿安全生产中的应用及其改善措施，重点分析了煤矿安全监测系统、通风系统、排水系统、供电系统及煤矿机械中的自动化技术应用。同时，针对信息化、自动化建设中存在的问题，提出了相应的改善措施，以期为提高煤矿安全生产水平提供参考。

关键词：
信息化建设
信息技术
煤矿信息化建设
煤矿安全生产
自动化技术
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煤矿安全生产一直是中国矿业发展的重中之重｡随着信息技术和自动化技术的不断发展,将其应用于煤矿安全生产中已成为大势所趋｡本文将从煤矿信息化建设概述入手,详细探讨了自动化技术在煤矿安全生产中的应用现状及存在的问题,并提出切实可行的改善措施｡

1、信息化建设概述

煤矿信息化建设是指通过现代信息技术手段,全面提升煤矿生产管理的效率和安全水平｡这一建设涵盖了煤矿管理系统的建设､数据采集与分析､远程监控等多个方面,是煤矿实现现代化管理的重要途径｡通过建立集成化的管理系统,实现煤矿各项业务的数字化和信息化管理,包括生产计划､设备管理､人员调度等,使管理工作更加规范高效,减少人为错误,提高整体管理水平｡

数据采集与分析在煤矿信息化建设中起着至关重要的作用｡各类传感器和监测设备实时采集瓦斯浓度､温湿度､设备运行状态等数据,并通过网络传输至数据中心进行集中存储和分析｡大数据分析技术能够预测预警生产过程中的安全隐患,优化生产工艺,提高生产效率｡此外,远程监控是信息化建设的重要组成部分,通过高清摄像头和环境监测仪等设备,对矿井内外的生产情况进行实时监控,管理人员能够随时了解矿井动态,及时处理异常情况,提高管理便捷性和矿井安全保障能力[1-3]｡

信息化建设还包括自动化控制系统的应用｡在煤矿生产过程中,自动化控制系统(见图1)实现了采掘､运输､排水､通风等环节的自动化控制,例如自动化采煤机可以根据设定参数自动完成采煤作业,减少人工操作风险,提高作业效率｡信息化建设不仅提升了管理和生产效率,还显著提高了煤矿的安全水平｡通过全方位监测矿井环境,及时预警安全隐患,减少事故发生,同时为应急救援提供支持,快速制定救援方案,最大限度保障矿工生命安全｡

图1自动化控制系统示意图

2、自动化技术在煤矿安全生产中的应用

2.1煤矿安全检测系统的自动化应用

自动化技术在煤矿安全检测系统中的应用,主要体现在自动监测和预警系统上｡通过安装各种传感器,对瓦斯､粉尘､CO等有害气体进行实时监测,这些传感器能够精确地捕捉气体浓度变化,并将数据传输至中央控制系统｡一旦检测到气体浓度超标,系统会立即发出预警信号,通知管理人员和相关操作人员及时采取应对措施,避免事故发生｡除此之外,自动化安全检测系统还能实现数据的长期存储和趋势分析,帮助矿井管理层了解安全隐患的发展趋势,并制定相应的预防措施｡

2.2自动化技术在煤矿通风系统中的应用

煤矿通风系统的自动化技术应用,通过智能调节通风量,确保矿井内的空气质量｡自动化通风系统配备了高灵敏度的气体传感器,能够实时监测矿井内的瓦斯､O2和其他气体的浓度变化｡当传感器检测到气体浓度不在安全范围内时,系统会自动调整风机的运行状态,增加或减少通风量,以维持空气质量的稳定｡此系统不仅可以在正常生产过程中自动调节,还能在突发情况下快速响应,例如瓦斯爆炸或火灾等紧急事件,确保矿井内的空气流通,最大限度地减少事故对人员和设备的危害｡此外,自动化通风系统还能与其他自动化设备联动,提高整体生产的安全性和效率,通过减少人工操作,降低了人为错误的可能性,进一步保障了矿工的安全[4-6]｡

2.3自动化技术在煤矿排水系统中的应用

自动化排水系统通过智能控制排水设备,及时排除矿井积水,防止水患｡系统安装了水位传感器,能够实时监测矿井内的水位变化｡当水位达到设定的警戒线时,系统会自动启动排水泵,将积水排出矿井,防止水患对矿井安全造成威胁｡相反,当水位降至安全线以下时,系统会自动关闭排水泵,避免能源浪费｡除了自动启动和关闭排水设备,自动化排水系统还具备故障检测和报警功能｡当排水设备发生故障时,系统会立即发出警报,通知维修人员及时处理,确保排水系统的正常运行｡

2.4自动化技术在煤矿供电系统中的应用

煤矿供电系统的自动化应用主要表现在电力监控和故障处理上｡通过自动化监控系统,可以实时监测电力设备的运行状态,包括电压､电流､功率等关键参数｡当系统检测到设备异常或故障时,会自动发出警报,并且可以自动切断电源或切换到备用电源,以防止事故扩大｡除此之外,自动化供电系统还能实现远程操作和控制,管理人员可以通过控制中心实时了解供电系统的运行情况,并进行远程诊断和处理故障｡这种自动化的监控和管理方式,大大提高了供电系统的可靠性和安全性,减少了停电事故的发生频率,确保了矿井生产的连续性和稳定性｡通过这些措施,煤矿供电系统的自动化应用不仅保障了矿井电力供应的安全,还提高了管理效率和反应速度｡

2.5自动化技术在煤矿机械中的应用

自动化技术在煤矿机械中的应用显著提升了机械设备的操作效率和安全性｡以自动化采煤机和掘进机为例,这些设备通过智能控制系统,实现了精准操作｡自动化采煤机可以根据设定的参数,自动调整刀具的工作角度和进给速度,确保采煤过程的稳定和高效,减少了人工干预的必要,降低了操作人员的劳动强度和工作风险｡掘进机通过自动导航和定位系统,可以实现自主掘进,精确控制掘进方向和深度,避免了人为误操作带来的安全隐患｡此外,自动化机械设备还具备自我诊断和故障预警功能,当设备出现异常时,系统会自动发出警报,提醒操作人员及时进行检查和维修｡这些自动化技术的应用,不仅提高了煤矿机械设备的工作效率,还显著降低了事故风险,保障了矿工的生命安全和设备的长期稳定运行｡

3、面临的问题及改善措施

3.1信息化､自动化建设中面临的问题

3.1.1煤矿的特殊环境问题

煤矿环境复杂多变,极端的工作条件对信息化和自动化设备提出了严峻的挑战｡矿井内的粉尘､湿气和腐蚀性气体等因素,极大地影响了自动化设备的稳定性和寿命｡例如,粉尘不仅会污染传感器表面,降低其灵敏度,还可能导致机械部件的磨损和堵塞,影响设备正常运行｡湿气则会引起电气设备短路､传感器失灵等问题,腐蚀性气体则可能对电子元件产生腐蚀作用,缩短设备寿命｡此外,矿井内温度变化较大,也会对设备性能产生不利影响,导致设备在高温或低温条件下工作不稳定｡这些环境问题不仅增加了设备维护和保养的难度和成本,还可能导致设备频繁故障,影响生产效率和安全性｡因此,在煤矿信息化､自动化建设过程中,必须针对矿井特殊环境采取相应的防护措施,如使用防尘､防水､防腐材料,定期维护和保养设备,确保设备在恶劣环境下依然能够稳定运行｡

3.1.2观念和人才方面的问题

在信息化和自动化技术不断发展的今天,部分煤矿企业对这些新技术的认知仍存在不足,导致投入不足｡很多企业管理者对信息化､自动化技术的理解仅停留在表面,未能充分认识到其在提高生产效率和安全水平方面的重要性｡这种观念上的滞后,导致企业在技术引进和设备更新上缺乏足够的资金投入,进而影响了技术的推广和应用｡此外,专业技术人才的短缺也是一个亟待解决的问题｡煤矿企业在信息化､自动化技术的应用过程中,急需具备专业知识和技能的技术人员来操作和维护相关设备｡然而,许多煤矿企业地处偏远,难以吸引和留住高素质的人才,导致技术人员严重不足｡这种人才短缺现象,不仅限制了新技术的有效应用,还影响了现有设备的正常运行和维护,进一步制约了煤矿信息化､自动化建设的进程｡因此,煤矿企业亟须转变观念,加大对信息化､自动化技术的重视和投入,并采取有效措施吸引和培养专业技术人才,以推动技术的全面应用｡

3.1.3技术和管理方面的问题

现有的自动化技术在煤矿环境中的适应性和可靠性上仍存在不足,导致其在实际应用中难以发挥最大效能｡尽管自动化技术在许多领域已经取得了显著进展,但在煤矿这种特殊环境下,其性能仍面临挑战｡设备在高粉尘､高湿度､高腐蚀性气体等复杂条件下,容易出现故障,导致系统运行不稳定｡此外,煤矿企业的管理制度和操作规范不完善,也是自动化系统难以发挥最大效能的重要原因｡许多企业在引进自动化设备后,未能建立相应的管理和维护制度,导致设备维护不及时､操作不规范,从而影响设备的使用寿命和效率｡操作人员缺乏系统的培训和指导,对设备的操作和维护不熟练,也会增加设备故障率和安全隐患｡因此,煤矿企业在推进信息化､自动化建设的过程中,必须加强技术适应性和可靠性的研究,完善管理制度和操作规范,制定详细的设备维护和操作规程,并对操作人员进行系统培训,确保自动化系统能够稳定､高效地运行｡

3.2改善措施

3.2.1加大资金投入力度

政府和企业应加大对煤矿信息化､自动化建设的资金投入,以提升设备的可靠性和适应性｡充足的资金支持是煤矿信息化､自动化技术顺利实施的前提｡

1)政府应出台相关政策,加大对煤矿企业的财政补贴和税收优惠力度,鼓励企业加大在信息化､自动化技术上的投入｡

2)企业自身也应重视技术投入,增加研发和采购高性能设备的预算,确保设备能够在煤矿复杂的环境中稳定运行｡

3)企业还应投入资金进行设备的定期维护和更新,避免设备因长时间使用而性能下降或故障频发｡在资金投入的同时,还需加强对新技术的研发投入,鼓励高校和科研机构与企业合作,开发适用于煤矿特殊环境的先进自动化技术和设备｡

3.2.2开发矿井自动监控系统

针对煤矿的特殊环境,开发专门的自动监控系统是提升监控精准度和实时性的关键｡矿井内的环境复杂多变,传统的监控系统在高粉尘､高湿度等条件下往往表现不佳｡因此,开发适应煤矿环境的专用监控设备显得尤为重要｡这些设备需要具备防尘､防水､防腐蚀等特性,确保在恶劣条件下依然能够正常工作｡通过集成先进的传感技术和数据分析算法,专用监控系统可以实时､精确地监测矿井内的气体浓度､温湿度､设备运行状态等关键参数,并及时发出预警信号｡此外,开发智能化的监控平台,使得管理人员能够通过移动终端或远程控制中心随时随地查看矿井状况,及时作出决策｡

3.2.3加强员工安全意识

通过系统的培训和教育,提高员工对信息化､式进行报警,如声音报警､灯光报警､短信通知和网络通知等,确保预警信息能够及时传达到位｡应急措施包括调整支护参数､加固支护结构､疏散人员和停止作业等,确保巷道和人员的安全｡监测系统的预警功能可以大幅度减少突发事故的发生,提高巷道作业的安全性和稳定性｡

3.4采用预应力支护技术

由于特厚煤层综放开采过程中邻空动压巷道围岩变形的复杂性和挑战性,采用预应力支护技术成为提升巷道稳定性的重要手段｡预应力支护技术通过施加预应力,改善支护结构的受力性能,使其在应对采动引起的复杂应力环境和变形问题时表现得更加优越和可靠｡

预应力支护技术的关键在于在支护结构中引入预应力材料,如钢筋或钢缆,在施加预压力后形成一定的压应力｡这种预压力有助于增加支护结构的刚度和承载能力,有效抵抗围岩的挤压､滑移和断裂等变形行为｡在特厚煤层综放开采中,巷道围岩常受到较大的水平应力和垂直应力影响,预应力支护技术能够有效地分散和减缓这些应力的集中效应,从而降低围岩的应力水平,延长支护结构的使用寿命｡

预应力支护技术的施工过程需要精确地设计施工方案｡1)根据采动应力场分析确定巷道围岩的受力特征和变形规律,为预应力支护结构的设计提供准确依据｡2)选择合适的预应力材料和布置方案,确保预应力施加的均匀性和有效性｡预应力施加后,需要对支护结构进行定期检测和监测,及时发现和处理预应力材料的松动或断裂情况,以确保预应力的持久性和稳定性

4、结束语

特厚煤层综放开采邻空动压巷道围岩变形是一个复杂的工程问题,需要从采动应力､地质条件和支护措施等方面综合考虑｡通过合理布置卸压孔､优化支护设计､加强监测与预警和采用预应力支护技术等措施,可以有效控制围岩变形,保障巷道的安全稳定｡该研究为特厚煤层综放开采提供了科学的理论依据和技术指导,具有重要的工程应用价值｡

参考文献:

[1]康智.无煤柱开采工艺的围岩控制及工程实践[J].山西化工,2023,43(12):173-174.

[2]杨腾,张庆松,张霄,等.引流慢渗注浆作用下巷道顶板围岩变形规律与控制技术[J].煤炭工程,2017,49(9):23-26.

[3]刘洪涛,韩子俊,陈子晗,等.考虑轴向应力作用的巷道偏应力分布与破坏特征关系研究[J].煤炭学报,2025,50(2):824-844.

[4]陈宁.软岩回采巷道围岩变形控制技术研究[J].煤,2024,33(6):46-48.

[5]夏宝前,王列伟,石峥映,等.隧道围岩结构变形自动监测系统开发与应用[J].铁路技术创新,2022(3):48-53.

文章来源:李兵兵.自动化技术在煤矿安全生产中的应用及改善措施[J].能源与节能,2025,(05):230-232+236.