信息化、自動化技術在煤礦安全生產中的作用
摘要：文章首先依據目前煤礦企業的安全狀況，提出要改善煤礦的安全狀況,信息技術和自動化技術的應用將起到十分重要的作用。然後根據打磨溝礦井工業信息自動化平台的運行效果，特別提出實現礦井自動化、減少井下作業人員是提高煤礦安全水平的重要途徑。
引言：煤礦生產是一個係統工程，工作麵開采的煤炭需通過運輸才能到達地麵，井下生產還需供電、排水、通風、供壓、安全監測監控“六大係統”。煤礦生產戰線長、範圍廣，各生產環節間既相互獨立，又緊密聯係點，同時作業地點生產環境惡劣，並存各種隱患。煤礦生產中各種大大小小的02manbetx.com 隨時可能發生，有些可能影響局部，有些可能影響全局。因此，對煤礦生產中的各個地區生產與保障環節進行全方位，立體的安裝與監測是煤礦正常、安全生產的重要保障。
一、煤礦企業安全現狀
煤炭是我國的主要能源，目前煤炭仍占我國能源總量的70%以上。由於我國是貧油富煤的國家，因此，即使今後我國加大新能源的開發和利用，據專家估計2050年時，我國煤炭仍占 能源的50%以上。由於我國是一個大國，隨著國民經濟的發展，對煤炭的需求量也越來越高。下麵是2000至2012年的全國煤炭產量情況：2000年12.99億噸、2001年13.89億噸、2002年14.55億噸、2003年17.22億噸、2004年19.92億噸、2005年22.05億噸、2006年23.73億噸、2007年25.26億噸、2008年28.02億噸、2009年29.73億噸、2010年32.35億噸、2011年35.2億噸、2012年36.5億噸。現在再看一下中國煤礦開采的百萬噸死率：1980年為8.17，1989年為7.07，2001年為5.03，2005年為2.81。2009年為0.892，首次降到1以下。2011年為0.564，02manbetx.com 死亡人數首次降至2000人內。而發達國家的產煤百萬噸死亡率大致在0.02-0.03，美國2009年煤礦百萬噸死亡率為0.03，2011年美國這一數字僅0.019，有些年份甚至是零死亡。從中國與世界各國的百萬噸死亡率對比可以看出，我們在煤礦安全上仍需不斷學習才能拉近與別人的差距，發達國家之所以實現了這麼低的死亡率，其主要原因就實現了高度信息化、自動化。井下工作人員少，礦井巷道布局簡潔，巷道麵積大、風流通暢，一旦發生災變時，易於撤離，傷亡人員少。另外，在煤礦井下工作的人員，從某種意義上講也是危險源，一旦出現違章作業(有意或者無意)，就可能導致02manbetx.com 的發生。所以對高危行業，應最大可能實現信息化、自動化，盡量減少人員，從而進一步保障礦井的安全生產能力。
二、煤礦建立信息化、自動化係統的必要性
安全生產是煤炭行業保持高效益的根本保證。由於當前我國煤炭行業信息化、自動化水平相比而言還處於低下水平，大部分煤礦信息化、自動化技術應用十分落後。煤礦長期粗放經營，外加煤炭行業受傳統計劃經濟的束縛和市場經濟競爭激烈的衝擊，加之煤炭生產加工過程受水、火、瓦斯、煤塵、頂板等多種客觀因素的限製，目前我國煤礦安全形勢嚴峻。我國每年因安全02manbetx.com 造成的直接經濟損失，初步測算在1000億元以上，加上間接損失達2000多億元，約占GDP的2.5%。因此安全管理工作做得好壞將直接影響煤炭行業的健康持續發展以及構建和諧社會的成敗。煤炭產業生產過程複雜，井下作業環境的獨特複雜性，使行業生產技術具有特殊專業要求，涉及麵廣，管理難度大。煤礦生產配套的工程生產環節多，工程協作性要求高。特別是我國煤炭開采技術裝備總體水平與國際先進產煤國家有很大的差距，煤炭生產技術裝備是機械化、部分機械化和手工作業並存的多層次結構，技術和裝備水平低。
2010年8月5日， 智利北部阿塔卡馬沙漠中一處名為聖何塞的銅金礦發生塌方事故，導致在井下作業的32名智利籍礦工和1名玻利維亞籍礦工陷於700米深的地下。隨後救援工作立即展開，截至2010年10月13日，智利聖何塞銅礦33名被困礦工在經過長達69天的漫長等待後，得到獲救。這是人類曆史上的奇跡，同時也充分說明礦井建立信息化、自動化係統的必要性，其獲救首當其充的是其建設有完備的避難硐室、充足的物資儲備、完善的入井人員信息及井下人員定位係統。沒有這些係統，礦工們何以在井下生存那麼長時間，地麵人員何以及時準確的了解井下情況，何以能夠全麵開展營救工作，更別談創造奇跡了。
三、打磨溝礦井信息化、自動化建設簡況及效果
打磨溝礦井在礦、井等各級領導的重視、支持下，於2010年11月開始建設KJ90型礦井綜合自動化信息化係統,整個係統建設, 按照“統一規劃、統籌安排、統一標準、相互配套”的原則進行，采用先進的“平台化”建設思想，避免重複投入、重複建設，充分考慮整體和局部的利益，堅持近期目標與遠期目標相結合的原則。並在運行中不斷進行改進和完善，現將各係統作一簡介說明：
(一) 以太環網平台
目前井下環網共形成一個1000M環網和多個100M星型網，實現各子係統信息快速流通，在環網上任意一處發生斷點均不影響各係統正常運行，降低了故障率;在井下共安設六台環網交換機，各控製管理子係統就近接入井下環網上傳到地麵調度機房進行管理、控製。
(二) 視頻監控係統
井下現共安裝了36台攝像儀，分別安設在主要提升滑坡、水泵房及重要作業點，監控畫麵上傳到地麵機房顯示牆，實現24小時實時監控並錄像，規範作業人員按章操作，嚴格執行執行崗位責任製。同時根據水位高低及時對主要排水泵房進行遠程控製，及時防範各種水患事故的發生。通過本係統，地麵監控人員能直觀的監視和記錄井下工作現場的安全生產情況，及時發現各監控點的違章作業情況，防患以未然，為煤礦的安全生產保駕護航。
(三) 無線通信、人員定位二合一係統
根據井下實際情況共安設23台人員定位、通信二合一基站、5台人員定位分站和28台人員定位讀卡器，分別安設在井下主要工作場所、提升滑坡、運輸大巷、掘進迎頭、工作麵三巷等人員經過的場所，實現出入井人員的工作時間統計並顯示下井人員行走軌跡。同進通過無線通信基站的安裝和本安移動電話的使用，確保了信息的及時有效傳達，推動了實時安全生產管理。
(四) 電力監控係統
煤礦供電質量的高低對礦井的安全生產有很大的影響，停電即意味著停產;供電係統的故障有時甚至會引發人身觸電和瓦斯爆炸等安全事故。隨著采煤機械化程度的提高，機電設備的功率也越來越大。因此確保井下供配電係統的可靠性和合理性是十分重要的，有了完善的電力監控係統才能保障井下電網的安全可靠運行，才能帶來良好的經濟效益和社會效益。
根據井下實際情況分別在幾處分配電硐室安設了5台電力傳輸分站，分別控製高壓開關30台、低壓開關34台，實現地麵遠程管理和停送電操作，便於集中管理，不僅撤除了硐室值班人員，更使礦井供電更加安全、可靠、合理、經濟、實用，減少和避免各種事故發生，保證了礦井能夠正常生產。
(五) 井下皮帶集中監控係統
利用原有的KJ284電力遠程控製操作係統和皮帶綜合保護裝置與結合，實現了106采區一、二、三號皮帶由地麵調度中心進行遠程控製，改裝出了屬於自己的井下皮帶集中監控係統。調度中心工作人員利用KJ284遠程控製軟件進行皮帶的開停，同時還在皮帶機頭、機尾安裝攝像頭，利用攝像頭監視皮帶及周圍環境，若一旦發生緊急情況及皮帶空運轉時，工作人員及時終止皮帶運轉。不僅減少了皮帶司機的配置，而且便於及時停、送電，當出現供電故障時，能夠及時查找、處理，為安全生產贏得了時間、創造了條件。
(六) 巷道遠控音頻定時播放係統
為加強煤礦井下安全生產宣傳力度、完善安全應急體係，改善井下礦工的工作環境，提高工作效率。特別是在緊急情況下能及時調度疏散人群，保證生產人員安全。同時營造井口文化氛圍，促進井口精神文明建設及豐富職工業餘生活。根據實際情況，在井下1850運輸大巷及采區石門共安裝了20隻防爆音箱，采用地麵遠程控製的方式播放安全生產知識和輕音樂等，既加強了職工學習教育又緩解了職工上、下班途中的疲勞。
(七) 井巷遠控照明係統
根據實際情況，在井下1850運輸大巷及采區石門、架空乘人索道等地點共安裝了81盞井巷照明燈。本照明係統是采用地麵遠程控製的方式實現停送，避免人員誤操作情況的發生。消除了職工下班途中礦燈熄滅帶來的安全隱患，與此同時對礦井質量標準化建設工作起到推動作用。
(八) 數字化智能礦燈充電架係統
打磨溝礦井共安裝智能鋰電礦燈充電架9台，共900個燈位，可滿足全礦下井工人的使用。智能礦燈充電架不僅具備超長時間充電無過充危險，保障礦燈充電安全和使用壽命，還能實現礦燈房的無人值守，極大地方便了下井工人的使用，真正體現了數字化礦井的優越性。
(九) 架空乘人索道實現遠程控製
打磨溝礦井點多麵廣、戰線遠，為了改善職工的工作環境，在205采區安設了架空乘人猴車。猴車傳統的操作是現場值班。根據實現情況，以減員增效為目標，努力推進礦井生產過程和裝備的集中控製。在井口領導的高度重視及相關工作人員的全力配合下，協同廠方把猴車遠程監控係統安裝完成。實現了猴車一旦發生跳閘故障，調度中心值班人員在監控係統上即可進行故障複位等功能的操作。實現了礦井安全生產自動化，為提高勞動生產率和經濟效率、安全優質、減人增效發揮極大了作用。
(十) 水泵自動抽水係統
為了保證井下安全生產係統可靠運行，消除水患對安全生產的影響，在井口領導的組織和相關人員的配合下，利用現有資源，改裝出了能夠根據單位時間內水位的上升速率判斷湧水量而自動起停的水泵自動抽水係統。當水倉水位值達到高水位時，自動開啟一台水泵工作。如果水位不再上升，係統就維持一台水泵工作，如果水位連續上升到二號泵應開動的水位值時，係統自動開動第二台泵;如果水位不再上升，則係統維持兩台泵工作;如果水位持續上升到第三台泵開啟水位時,係統則自動開啟第三台泵;如果水位仍然持續上升到報警上限水位時，係統則將所有備用水泵全部自動開啟。因此，水位上升或下降到對應開停水位值時，係統可自動加減運轉水泵台數。同時，加之以視頻監控係統的輔助，當水位感應探頭出現故障時，從視頻畫麵便可得知情況而進行手動操作，給係統提供了雙重保障，從而實現了泵房無人值守。
根據井下實際情況在擴建1700水泵房、103生活水倉、204采區1800水泵房、205采區1710水泵房和即將建成的205采區水泵房安設了水位自動抽水係統，不僅撤出抽水值班人員，同時在實現井口安全生產、減員增效上發揮了很大的促進作用。
此外，通過編寫程序調用原瓦斯監控係統(因通信協議不一致而獨立運行)數據在大屏幕上顯示進行集中管理。改造架空線供電改造，實現了井下架空線的分段供電、遠程監控、遠程停送電功能。通過工業信息化平台的建設，礦井領導及職工的不斷專研，把科技落實到生產的每一個環節，逐步實現礦井生產安全係統的自動化、信息化。提高勞動生產效率和經濟效益，綜合自動化係統建立運行後，不僅縮減了崗位人員近30人，更重要的是提高了礦井安全生產過程中科學管控的水平和效果，提升礦井生產安全係統整體實力，安全生產工作得到統一、準確、及時的調度管理、指揮，從而推進礦井安全生產工作的全麵可持續發展。
四、煤礦企業在信息化、自動化建設中麵臨的問題
(一) 煤礦的特殊環境問題
首先是煤礦生產環境和條件特殊，我國煤炭生產主要是井下作業，而井下開采條件複雜多變，容易受自然條件的限製。井下瓦斯爆炸及煤塵爆炸等都是礦井生產中麵臨的主要安全問題。煤礦井下的潮濕環境，會對電氣設備、數據采集設備等產生腐蝕性影響，這對各種設備的隔潮性、絕緣度提出了更高的要求。其次是煤炭生產運用大機器體係，技術裝備複雜，煤炭生產所采用的采掘、提升、運輸、通風、供排水、供電、選煤等設備，種類之多和技術複雜程度都是其它生產企業少有的，這對信息技術的應用帶來難度。再次煤炭企業對安全性和可靠性要求很高，煤炭企業生產過程具有事故較多、風險較大的特點，在其生產過程中，通風、排水、供電等任何環節發生故障都可能造成嚴重的後果。這也對信息技術的應用提出了新的挑戰。
(二) 觀念和人才方麵的問題
一方麵煤炭企業的領導者尤其是“一把手”對信息化的觀念和意識直接影響煤炭企業信息化的實施。目前，不少煤炭企業領導的信息意識不強，觀念陳舊，認為購置計算機、能聯網、上MIS、ERP等軟件係統、建立一個企業網站就實現了信息化、自動化。一些基層人員隻是被動的接受和參與一些工作，認為煤炭企業信息化影響了他們已經熟悉的舊的工作方式，對采用新的技術抱一種懷疑的態度，不肯接受新的事物，也在很大程度上影響了煤炭企業信息化、自動化的實施。
煤炭企業缺乏相應的人才特別是複合型的信息化人才。首先，煤炭企業員工平均知識素質低。由於煤炭行業的條件艱苦，使得煤炭企業引進信息技術人才有一定的難度。另外，近幾年一些煤炭企業由於效益不好，人才激勵政策不到位，信息化人才流失嚴重。其次，煤炭企業對員工的教育培訓不足。既要針對不同層次的人采用不同的培訓內容和方式，又要重視對信息化戰略意識的培養，不能隻重視技術和技能的培訓，而忽略對管理、業務及信息化理論的教育。煤炭企業對員工教育培訓不足也製約著煤炭企業信息化建設的進行。
(三) 技術和管理方麵的問題
煤炭企業信息化建設中技術方麵存在不少問題，主要包括以下幾個方麵。第一是煤炭企業信息化投入不足和投入結構不合理。煤炭企業信息化建設的投入遠遠不能滿足煤炭企業信息化發展的要求，並且煤炭企業信息化投入結構不盡合理，這在很大程度上限製和延緩了煤炭工業信息化的進程。第二是煤炭企業信息化缺乏合理的規劃。很少有煤炭企業從煤炭企業的總體發展，采用係統和結構化的方法製定規劃，致使信息化工作沒有明確的實施步驟、程序，往往急功近利，為了解決眼前的問題而采用實施某一套或幾套子係統，從而導致後期軟件係統的種類繁多、難以兼容。第三是煤炭企業的管理體製和管理模式落後、組織結構不合理。由於煤炭企業長期處在計劃經濟體製中，煤炭企業的管理體製、模式都比較落後，並且煤炭企業的組織結構是典型的金字塔型垂直結構，部門眾多，機構重疊。第四是煤炭企業信息化管理水平不高。信息化建設是建立在與之相適應的先進管理基礎上的，它要求信息處理具有規範性、準確性、及時性、係統性和安全性，隨著集成程度的提高，傳統的管理思維、方法和製度都要做相應的變化。第五煤炭企業忽略對信息資源管理。很多煤炭企業還沒有對信息資源的管理引起足夠的重視，對基本數據和信息的采集、處理、利用等工作做的不夠，而且對於煤炭企業數據庫的建立還不是很完善，沒有充分利用網絡信息資源，也不利於煤炭企業信息化、自動化建設的發展。
五、結論
煤炭企業信息化、自動化的建設不僅能效降低煤炭企業的運營成本，提高煤炭企業的決策能力、管理水平;而且推進了企業進行業務流程重構和組織結構優化，提高煤炭企業的安全生產能力，促進企業的管理創新、機製創新、技術創新等。隨著信息技術的不斷更新，煤炭企業信息化建設將會給煤炭企業帶來更大的經濟和社會效益。
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