采矿自动化技术的应用现状研究

摘要：采矿自动化技术通过机械设备自动作业来完成矿产资源的开采，不仅能有效避免作业过程发生人员伤亡，而且自动化采矿技术还能准确分析矿区的资源特征并制定合理的开采计划，有利于矿产资源的保护和开发，更加符合未来采矿作业的发展趋势。本文系统总结了自动化采矿技术在国内的应用现状，指出了限制采矿自动化技术发展的因素。本文对于未来采矿自动化技术的进一步发展具有一定的借鉴意义。

关键词：矿山;采矿;自动化技术;应用现状

1、引言

传统的采矿作业多是通过人工来完成绝大部分的开采工作，人工采矿存在很大弊端。首先，因为采矿作业面对的环境因素具有很大的不确定性，所以对工人来讲工作的危险性较高。而且由于人工采矿时工人大多是依靠经验进行作业，不能准确的分析矿区矿产资源的特征，所以不利于对矿产资源进行合理的开发和保护。相比与人工采矿，自动化采矿技术可以通过机械设备自动作业来完成矿产资源的开采，可以有效避免作业过程发生人员伤亡，可以在特殊恶劣环境下进行无人作业，同时自动化采矿技术还能准确分析矿区的资源特征并制定合理的开采计划，有利于矿产资源的保护和开发。采矿自动化技术因为更先进，更安全，更高效，更精细化，可极大的降低人工成本，更加符合未来采矿作业的发展趋势。

2、采矿自动化技术应用现状分析

采矿自动化技术因为可以显著提高矿山开采作业的生产效率，所以在矿山开采、开挖和运输等作业过程中逐渐被使用。采矿自动化技术在矿山开采作业过程中主要应用在以下四个方面：自动化技术应用于采矿机械设备，应用于供液、排水系统，应用于通风系统和应用于装卸运输系统。

2.1、应用于采矿机械设备

采矿机械是采矿作业的核心设备，采矿机械可以代替人工完成开采作业，有效提高矿山开采作业的效率。实现采矿机械的自动化控制，是采矿自动化技术的应用核心。要实现采矿机械的自动控制，首先要以设备稳定的参数阈值范围为基础，然后把牵引机、滚筒机等关键控制设备的实时工作状态展示在作业人员面前。作业人员能够根据采矿机械的运行数据及矿山资源的采集信息，来分析采矿机械的运行能力，及预测矿山内部矿层里的阻碍。在矿山开采时，为了保证作业效率和进度，要根据矿山实际的作业环境，选择更加合理的控制方式。典型的，自动化技术在采矿机械中的应用主要包括曲首刀控制和采矿设备的运行控制，通过对曲首刀和运行控制做合理的配置，把相应的自动化操控参数与运行状况结合，采用自动化操控理论和智能记忆查找功能，及时的避免采矿设备在使用期间出现故障，保证矿山开采作业的稳定进行。

2.2、应用于供液、排水系统

采矿自动化技术在供液、排水系统中的应用，是把自动控制与计算机数据处理相互结合的技术。在矿山的开采作业过程中，应该根据矿井的实际状况，选择适合当前作业项目的供液、排水系统部件。对于自动化采矿系统里的供液系统，应用时应将生产管理目标、液位传感器和料位计等核心功能模块相结合。同时供液系统的顺利运行不能缺少泵站、多级过滤及乳化液自动配比设备。供液系统的应用，不仅可以为自动化开采做出动力支持，还可以供应恒压的电力资源，配备可靠的优质乳化液和清洁功能，给矿井下的基本作业面提供控制基础。对于自动化采矿系统里的排水系统，其可以对开采区的存水量和蓄水量做出精准高效的控制，此外还可以实时的检测采区使用水的实际情况。将自动化技术应用于矿山开采区的排水系统，精确记录排水系统的数据信息，分析有关的参数，可以及时的发现参数信息的有关问题，然后做出及时的调整。

2.3、应用于通风系统

矿山开采过程中，矿山的通风系统直接关系到作业人员的生命安全，将自动化技术应用到采矿作业的通风系统中，不仅可以有效保证所有相关作业工人的安全，而且还可以及时的处理矿山开采施工过程中的各种安全问题。将自动化技术应用于通风系统的关键在于，通过自动化的各类传感器将矿山开采时的有关信息收集起来，并通过高速光纤将相关的数据传送出去进行处理。通过综合使用先进的自动控制及传感技术，能够进一步的提高矿山采区通风系统的感应度，从而避免矿山开采区的多种安全隐患。利用自动化中的远程控制技术，可以达到远程控制矿山开采区通风系统的目的。通过在某些特定端口布置检测和通风设备，可以对每个通风口的风压、氧浓度、风量和湿度进行监测，进而实时了解矿山采区的状况。若发生事故，监测设备可以及时将有关的数据通过光纤传递到主站，并且自动化系统也能够根据对应的指令与程序对通风系统做出调整。

2.4、应用于装卸运输系统

在矿山开采作业时，矿石的装卸运输是一项关键环节。以前矿石的装卸环节需要依赖大量的作业工人来完成，然而因为矿山采区作业工人有限，所以装卸效率不高。装卸工作需要消耗大量的人力物力，极大增加了矿山采区的成本。将自动化技术应用于矿山开采区的装卸工作，可以通过控制矿山装卸的机械，实现矿物的自动装卸运输。在装卸运输过程中进行自动控制，可以有效提高作业效率，同时也能避免人为的失误，可以保证装卸运输工作安全可靠的进行。此外，通过在矿山开采区使用自动化技术，还可以有效延长工作时长，提高工作量。典型的，通过使用PLC控制器，可以保证矿山开采区矿石装卸工作高效、可靠的进行。在具体的操作过程中，能夠使用有关的装置来管控运输用设备，还能够持续的改善和优化相关远程运输控制技术。此外，应用自动化控制技术可以对矿石装卸运输的各个流程进行监测，确保矿山开采区装卸运输流程的稳定。

3. 采矿自动化技术应用的限制因素

虽然采矿自动化技术应用于矿山开采作业可以提高生产效率，但是目前仍有部分矿山未采用或极少使用采矿自动化技术，采矿自动化技术在国内矿山的应用范围仍然不够广泛。限制采矿自动化技术在矿山应用的因素有很多，主要限制因素有以下三点即：成本因素、技术因素和环境因素。

3.1、成本因素

由于目前国内矿业公司本身经营利润不高，而要在矿山应用采矿自动化技术需要的前期投资较大，所以出于控制投资成本的角度考虑，很多矿业公司的矿山，尤其是中小型矿业公司的矿山仍不愿意在矿山推广采矿自动化技术。具体的来讲，在矿山推广使用采矿自动化技術的成本主要包括两个方面：一方面是设备、系统的建设成本;另一方面是矿山开采区作业工人的培训成本。因为采矿自动化技术所依赖的主要设备精度要求高，而且采矿自动化技术依赖的系统本身比较庞大即包括了数据采集、信号传输、数据处理模块，所以在矿山采区推广自动化技术需要等待建设成本高。此外，对于矿山开采区的作业人员来将，采矿自动化技术是一项之前从未接触过的全新的技术。要熟练应用采矿自动化技术，还需要花费大量的时间对作业工人进行培训，鉴于目前国内中小矿山企业作业工人受教育程度普遍不高，所以培训难度和成本都比较高。因此要在矿山推广采矿自动化技术，需要降低成本因素的限制。

3.2、技术因素

技术水平的高低直接会影响到采矿自动化技术应用效率的高低，同时技术因素也是在复杂地质与环境条件下进行精细化矿石资源采掘作业的基础。采矿自动化本身的技术难度较大，它涵盖了大数据、云计算以及物联网等关键技术。而且对于自动化采矿系统，其功能模块为网络拓扑结构形态，要对其做深度分析就要综合考虑多种因素，典型的包括数据收集、数据信号处理及控制终端等因素。当前国内采矿自动化技术虽然取得了一定的成果，并在矿山采区的供液排水、通风、装卸运输领域进行了应用，但是由于受到技术因素的限制，现有自动化技术在实际应用的过程中也存在诸多的问题，典型的就是因为现有的用于信号采集的感应器因为对环境变化不太敏感，所以在信息捕集的准确性上仍然存在一定的问题。要将采矿自动化技术广泛应用于矿山采区，需要继续对当前技术进行改善和优化，当技术因素的限制被消除后，采矿自动化技术能够获得进一步发展。

3.3、环境因素

环境因素是影响矿山开采效率与质量的重要因素之一，同时也是一种影响矿产资源开采风险的不可控因素。现有矿山进行开采作业时，影响开采作业效率与质量的环境因素主要有矿区地质结构及空间物质组分，它们分别具有不稳定和不确定的特性，都可能增加开采作业的安全风险。

4、结论

本文系统分析了目前采矿自动化技术在国内矿山的应用现状，总结出目前采矿自动化技术在国内矿山开采时主要用于采矿机械设备，供液、排水系统，通风系统和装卸运输系统四个方面。通过分析采矿自动化技术的应用现状，本文指出了限制其推广应用的三大限制因素，即成本因素、技术因素和环境因素，并详细分析了三大限制因素的具体影响。本文对于采矿自动化技术的进一步发展和推广具有一定的促进作用。

参考文献

[1]白建军. 矿山自动化采矿技术应用研究[J]. 内蒙古煤炭经济（3）：2.

[2]苑江龙. 关于矿山采矿技术安全管理问题探讨[J]. 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术，2016（12）：00087-00087.

作者简介：张金福（1983-），男，云南宁蒗人，工程师，本科，工作方向：自动化控制，仪器仪表，项目管理等。