矿山机电控制中自动化技术的实际应用

一、引言

矿山产业作为国家基础产业之一，其生产效率与安全保障至关重要。传统矿山机电控制方式依赖大量人力，不仅效率低下，而且在危险的矿山环境中，工人面临诸多安全风险。自动化技术的兴起为矿山行业带来了变革的契机。将自动化技术应用于矿山机电控制，能够实现生产过程的精准控制与高效运行，有效降低人力成本，显著提升矿山生产的安全性与稳定性。

一、自动化技术概述

1.1 自动化技术的概念

自动化技术是指机器设备、系统或过程在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。它融合了计算机技术、电子技术、传感器技术、自动控制技术等多种先进技术，能够使生产过程更加高效、精准、稳定地运行。

1.2 自动化技术的特点

自动化系统能够实现 24 小时不间断运行，快速准确地完成各项任务，大大提高了生产效率。与传统人工操作相比，自动化设备的工作速度和精度更高，能够在短时间内处理大量的工作，减少了生产周期，提高了矿山的整体产出能力。

通过精确的传感器和控制算法，自动化技术能够对矿山机电设备的运行参数进行精准控制，确保设备在最佳状态下运行。自动化系统具有较强的稳定性，能够在复杂恶劣的矿山环境中持续可靠地运行。

二、自动化技术在矿山机电控制中的作用

自动化技术实现了矿山机电设备的自动化运行与协同工作，减少了设备的启停时间和人为操作的延误，提高了生产流程的连贯性和效率。例如，自动化的提升运输系统能够快速、准确地将矿石和设备运输到指定地点，缩短了运输周期，增加了单位时间内的运输量。通过实时监测矿山环境参数和设备运行状态，自动化系统能够及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的措施进行预警和处理。例如，瓦斯传感器、一氧化碳传感器等与自动化控制系统相连，一旦检测到有害气体浓度超标，系统会立即启动通风设备或发出警报，通知工作人员撤离，有效预防了安全事故的发生。自动化技术能够根据矿山的实际生产情况，对机电设备的运行参数进行优化调整，实现资源的合理利用。在通风系统中，自动化控制系统可以根据矿井内不同区域的需风量，自动调节通风机的转速和风量，避免了能源的浪费，降低了生产成本。自动化设备的应用减少了对大量一线操作人员的需求，降低了人力成本。同时，由于自动化系统能够提高生产效率和产品质量，间接降低了单位产品的人力成本投入，提高了矿山企业的经济效益。

三、矿山机电控制中自动化技术的实际应用

3.1 提升运输系统中的自动化应用

提升机。自动化提升机是矿山提升运输的主要生产设备，其工作原理是利用 PLC对提升机的电机、制动器、钢丝绳等部件进行精确控制，根据程序预先设定好的控制逻辑和传感器反馈的控制信号，实现实时控制提升机的运行速度、位置和加速度等参数；例如，提升矿石到井口位置时，传感器收到信号后，由PLC 控制电机自动减速平稳地将提升机停靠在井口位置。输送带系统。自动化输送带系统是应用最多的矿山运输设备，包含输送带、驱动装置、托辊、张紧装置和控制系统等装置，在输送带系统中，控制系统将由传感器实时检测的输送带运行状态等参数进行运行控制，如输送带的运输速度、输送带跑偏、物料堵塞等，控制系统一旦检测到输送带跑偏时，自动调整托辊角度，使输送带恢复运行状态；自动化输送带系统能够连续化、高效的实现物料运输，运输能力大，可根据生产需要进行任意配置。

3.2 通风系统中的自动化应用

通风机是矿井通风的核心设备，通风机的自动化控制能够保证矿井内良好的空气质量，确保矿工作业安全。矿井通风机的自动化控制通常是采用变频调速装置，通过传感器采集矿井通风环境的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、温度值、风量等数据，并且根据监控过程中，瓦斯浓度、一氧化碳浓度、温度值过大，或者是通风风量不足、过量的现象，实现通风机的自动转速控制，从而实现矿井通风需要的风量。

3.3 排水系统中的自动化应用

矿山排水泵的自动化控制，也只涉及在矿山排水系统中的一个核心系统—排水泵的控制。水仓内的水位通过液位传感器实时采集，控制面板中的软件实时监测水仓内水位的高度，当水位高度达到上限值时，自动控制启动排水泵，对水仓的水进行排除；当水位高度达到下限值时，自动控制关闭排水泵。控制系统根据水仓水位的高低，可自动控制台数和泵的转速，从而实现排水泵的节能高效运行。为了保证自动化排水系统的可靠性，自动化排水系统还具备故障诊断和故障切换功能。通过对排水泵的运行情况—电流、电压、温度、振动等的实时监测，利用故障诊断算法分析信号变化情况，检测判断排水泵即将发生的故障，如电机过载、电机轴承、过载故障等，一旦某台排水泵发生故障，控制系统发出报警信息，自动切换到备用水泵。

3.4 采矿设备中的自动化应用

自动化采煤机在煤矿开采中得到了广泛应用。自动化采煤机通常配备了先进的传感器、控制系统和通信装置。传感器能够实时监测采煤机的运行状态、煤岩界面等信息，并将数据传输给控制系统。控制系统根据预设的程序和传感器反馈的信息，自动控制采煤机的割煤速度、截割深度和牵引方向等参数。自动化凿岩台车主要用于矿山巷道掘进和采矿作业中的钻孔工作。其工作原理是通过计算机控制系统对凿岩机的推进、旋转、冲击等动作进行精确控制。操作人员在控制室内通过操作控制台输入钻孔参数，如钻孔深度、角度、间距等，控制系统根据输入的参数自动控制凿岩台车的定位和凿岩作业。自动化凿岩台车具有钻孔速度快、精度高、劳动强度低等优点。在矿山巷道掘进中，自动化凿岩台车能够按照设计要求快速准确地完成钻孔任务，提高了巷道掘进速度和质量。由于操作人员在控制室内操作，避免了在施工现场受到粉尘、噪音等危害，改善了工作环境。

结语

自动化技术在矿山机电控制中的应用，显著提升了矿山生产的效率、安全性与稳定性，在提升运输、通风、排水及采矿设备等系统中发挥关键作用。尽管面临技术、成本和人员等挑战，但其智能化、无人化发展趋势明确。随着技术进步与行业需求推动，自动化技术将为矿山行业的绿色高效发展持续赋能。

参考文献

[1] 夏文福. 自动化技术在矿山机电控制中的实际应用研究[J]. 世界有色金属,2024,(12):58-60.

[2]黄粒.自动化技术在矿山机电控制中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2023,(15):130-132.