迎接无人化矿井新时代
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【摘要】伴随着近年来“无人工厂”、“无人超市”以及利用5G网络进行远程手术等新兴科技的出现，无人矿井的时代必将到来，作为煤矿生产技术管理者，必须为这个时代的到来，起到未雨绸缪的作用。如何利用现行的设备进行智能化升级改造，最终能够实现矿井的无人化，是摆在当前的首要任务，
【关键词】无人矿井 5G 变频控制 安全制动 盘型制动器 变频调速 PLC技术 程序控制
Keywords 5G frequency conversion control safety brake disc brake frequency conversion speed adjustment PLC technical program control
近年来，随着社会经济的发展，我国煤炭开采技术也有了显著提高，这对国民经济的发展具有非常重要的意义。就目前我国煤炭开采技术来看，虽然机械化采煤技术有了一定程度的进步，但仍存在一些问题。伴随着近年来“无人工厂”、“无人超市”以及利用5G网络进行远程手术等新兴科技的出现，无人矿井的时代必将到来，作为煤矿生产技术管理者，必须为这个时代的到来，起到未雨绸缪的作用。如何利用现行的设备进行智能化升级改造，最终能够实现矿井的无人化，是摆在当前的首要任务，也是一种社会责任，以下是新矿集团内蒙能源长城三矿为例浅议未来自动化可行性分析。
主井提升系统
主井提升机设备为一台JKM-5×6（Ⅲ）塔式摩擦轮提升机，一对42t箕斗，配一台低速直联悬挂式6000kW交流同步电动机，交-直-交变频控制，年提升能力5.79Mt/a。ABB 主控系统软件用来执行提升机运行的逻辑、比较、顺序控制、算术计算、通讯和监测保护功能， 由 AC800M PLC 系统、S800 I/O 系统组成，ACS6000 传动控制系统主要实现速度、电流闭环控制功能及与传动有关的监测监控保护功能。传动控制系统包括驱动控制、电流控制和励磁控制三部分，主要由高压柜、变压器、两套逆变单元（ INU）、两套整流单元 （ARU）、电容器单元 （CBU）、电压限副单元 （VLU）、励磁单元（ EXU）、内外水冷单元（ WCU） 组成。 监控系统对提升机系统的速度、位置等进行监测和计算，起到驱动系统和主控系统的后备保护功能， 监控系统的位置速度信号来自 电机增量型侧编码器脉冲解算信号。 ABB 闸控系统与ABB 提升系统集成，有恒减速制动和恒力矩制动两种紧急制动功能，在紧急制动投入时，率先投入恒减速制动，具有优越的安全制动功能。操作维护系统主要由选择开关、按钮、光字牌、深度指示器、显示仪表、蜂鸣器、制动手柄和速度控制手柄组成。提升监视系统提供直观的用户界面，可以对提升系统的实时数据监视以及系统维护，实现主井提升系统的自动化。
副井提升系统
副井裝备一宽一窄非标设计的双层1.7t矿车四车罐笼，提升设备为一台JKMD-5×4（Ⅲ）落地式多绳摩擦轮提升机，配低速直联悬挂式2000kW、38r/min直流电动机。采用洛阳中重自动化DE143智能恒减速电液制动系统，是集机、电、液一体化的高性能技术产品，由制动器、高性能恒减速液压站及其电气控制装置三部分组成。在矿井提升机安全制动时，矿井提升机智能恒减速电液制动系统执行恒定减速度制动，在电气控制装置检测到实际减速度偏离给定值的情况下，通过电液闭环制动控制系统的反馈调节和补偿作用，使其迅速减小偏差、保持制动过程减速度恒定不变，达到恒减速制动的效果，从而提高了制动平稳性和安全性，在正常提升操作中，制动系统工作制动分手动和自动两种控制方式：手动方式主要是根据司机的操作和提升机的松、施闸指令进行控制。自动方式直接由提升机控制系统发出的“工作闸提升”指令进行松、施闸顺序控制。
通风系统
矿井通风设备选用两台FBCDZ618Ⅱ-8-NO31型防爆对旋轴流风机，一台工作，一台备用，每台风机配二台YBF710M1-8P型隔爆电机（710kW、10kV、740r/min），变频调速。可通过各部传感器采集的数据，经由电脑控制，实现完全自动化。
排水系统
矿井主排水设备选用MD360-95×8型矿用多级离心泵七台，三台工作，三台备用，一台检修，每台泵配YB25602-4型隔爆电动机（1120kW、10kV、1488r/min），排水管路选用D377×17无缝钢管三趟。主排水泵房自动化排水系统主排水泵房是煤矿井下排水系统的核心，为整个矿井排水系统提供动力。主排水泵房每台耐磨离心泵均配备出水电动闸阀、真空泵、以及压力传感器、真空度传感器等自动化设备。同时为了保证离心式水泵正常运转，矿井均配备排空气设备或制定专门方案。煤矿排水综合自动化系统主要对模拟量数据和数字量数据进行自动地采集和检测。模拟量检测的数据主要包括水仓水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、三趟排水管流量等。数字量检测的数据主要包括水泵高压启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与启闭位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出水口压力等。以上数据的采集主要由PIC实现，传感器将模拟量数据传输给PLC，然后PLC对数据进行相应的计算处理，依据相关因素，判断出煤矿涌水量，以此来对水泵的开停进行控制。
压风系统
矿井地面空压机房内共设有五台空气压缩机，空压机型号LGFD220/095BR-T型螺杆式空压机，每台排气量/排气压力：41m3/min/ 0.8MPa，四台工作，一台备用，配套电机为：220kW，10kV。螺杆式空压机与活塞式空压机比较，除了有运行费用低等优点外，还具有容量调节控制功能：即螺杆式空压机可以根据系统中的耗气量，利用容调装置自动调节进气量的多少，从而达到用多少空气产多少空气目的，节约能源消耗。而且具有空车过久自动停车，当用户再次用气空压机会自动启动，无须人员启动。
原煤运输系统
胶带运输机运输系统是煤矿运输中最重要的组成部分，煤矿几乎所有的煤炭长距离运输都是通过该系统运转的。经过反复的实践与尝试， PLC 技术在煤炭胶带运输机运输系统中所发挥出的优势愈发明显，毋庸置疑，它将是现在，乃至未来很长一段时间内，煤矿开采运输中的主流技术。PLC 技术的工作原理简单，是传统继电控制技术与现代计算机技术的结合，弥补了继电控制系统的不灵活、安全性低、接线复杂、功耗高等不足之处， 同时又体现出了微处理器的优势。 PLC 技术非常人性化，它的程序编制无须专业的 C 语言或 C++语言，充分考虑到电气操作维修工作人员的特点，采取了以继电器梯形图为基础的指令方式，非常简单，便于操作，程序界面直观形象，无论查错或者是调试都异常方便。
以上是矿井提升、压风、通风、排水以及原煤运输系统实现自动化的简单分析，真正实现矿井的无人化，还存在以下问题：
1、理念转变，思想上要从过去煤矿劳动密集型企业实现到无人智能企业的转变。
2、矿井实现网络全覆盖，为远程控制、监测等创建顺畅的通道。
3、推广试用无人采煤工作面，这种方式国内已经有好多成功的范例。
4、联合高校创作团队，利用智能机器人打造无人掘进工作面。
5、辅助运输设施力争单一化，从而减少换装环节，为智能化改造创造便利的条件。
总之，随着科技的发展以及国家对下井人数的严格管控，井工煤矿只有自我加压，充分利用新的高科技技术，赶上时代的步伐，才能在本行业站稳脚跟。伴随5G网络时代的普及，必将推动无人矿井时代提前到来，彻底转变观念，加快创新，迎接无人化矿井新时代。
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