摘要：文章首先依据目前煤矿的安全状况，提出要改善煤矿的安全状况,信息技术和自动化技术的应用将起到十分重要的作用。然后根据补连塔煤矿矿井工业信息自动化平台的运行效果，特别提出实现矿井自动化、减少井下作业人员是提高煤矿安全水平的重要途径。
关键词：信息化;自动化;煤矿安全
引言：煤矿生产是一个系统工程，工作面开采的煤炭需通过皮带运输才能到达地面，井下生产还需供电、供排水、通风、辅助运输、安全避险“六大系统”。煤矿生产战线长、范围广，各生产环节间既相互独立，又紧密联系点，同时作业地点生产环境恶劣，并存各种隐患。煤矿生产中各种大大小小的事故随时可能发生，有些可能影响局部，有些可能影响全局。因此，对煤矿生产中的各个地区生产与保障环节进行全方位，立体的安装与监测是煤矿正常、安全生产的重要保障。
一、煤矿安全现状
在我国能源生产和消费结构中，煤炭消耗量极大。煤炭在我国一次能源消费比例平均高达75%以上，高于全球平均水平的1倍以上。虽然中国也是煤炭储量大国，由于重化工业加速发展以及资源产品涨价等因素，这几年我国煤炭生产增速加快，2007年上半年我国已经成为煤炭的净进口国。2010年，煤炭在一次性能源生产和消费中占60%左右；2018年，国内煤炭占一次能源消费比例首次低于60%；到2050年，煤炭所占比例不会低于50%。可以预见，煤炭工业在国民经济中的基础地位将是长期的和稳固的，具有不可替代性。
我国煤炭开采过程中尚未实现对灾害事故的有效控制，近年来，安全生产形势虽然有所好转，但整体形势依旧相当严峻。2018年全国煤矿共发生事故224起、死亡333人，同比减少2起、50人，分别下降0.9%和13.1%。其中，较大事故17起、死亡69人，同比减少9起、35人，分别下降34.6%和33.7%；重大事故2起、死亡34人，同比减少4起、35人，分别下降66.7%和50.7%；连续25个月没有发生特别重大事故；煤矿百万吨死亡率0.093，同比下降12.3%，首次降至0.1以下。
从我国的百万吨死亡率对比可以看出，一方面原因是国家淘汰退出产能低、高危煤矿832处，另一方面主要原因是煤矿安全基础保障能力提升，大多数矿井实现了高度信息化、自动化。井下工作人员少，矿井巷道布局简洁，巷道面积大、风流通畅，一旦发生灾变时，易于撤离，伤亡人员少。另外，在煤矿井下工作的人员，从某种意义上讲也是危险源，一旦出现违章作业（有意或者无意)，就可能导致事故的发生。所以对高危行业，应最大可能实现信息化、自动化，尽量减少人员，从而进一步保障矿井的安全生产能力，实现矿井的降本增效。
二、煤矿建立信息化、自动化系统的必要性
安全生产是煤炭行业保持高效益的根本保证。由于当前我国煤炭行业信息化、自动化水平相比国际先进产煤国家而言还处于低下水平，大部分煤矿信息化、自动化技术应用十分落后，加之煤炭生产过程受水、火、瓦斯、煤尘、顶板等多种客观因素的限制，目前我国煤矿安全形势严峻。煤炭产业生产过程复杂，井下作业环境的独特复杂性，使行业生产技术具有特殊专业要求，涉及面广，管理难度大。煤矿生产配套的工程生产环节多，工程协作性要求高。特别是我国煤炭开采技术装备总体水平与国际先进产煤国家有很大的差距，煤炭生产技术装备是机械化、部分机械化和手工作业并存的多层次结构，技术和装备水平低。
2010年8月5日，智利北部阿塔卡马沙漠中一处名为圣何塞的铜金矿发生塌方事故，导致在井下作业的32名智利籍矿工和1名玻利维亚籍矿工陷于700米深的地下。随后救援工作立即展开，截至2010年10月13日，智利圣何塞铜矿33名被困矿工在经过长达69天的漫长等待后，终于获救。这是人类历史上的奇迹，同时也充分说明矿井建立信息化、自动化系统的必要性，其获救首当其充的是其建设有完备的避难硐室、充足的物资储备、完善的通讯联络系统及井下人员定位系统。没有这些系统，矿工们何以在井下生存那么长时间，地面人员何以及时准确的了解井下情况，何以能够全面开展营救工作，更别谈创造奇迹了。
三、补连塔煤矿信息化、自动化建设简况及效果
补连塔煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇，井田面积106.6km2，地质储量18.6亿吨，剩余可采储量12.3亿吨，核定生产能力2800万吨/年，剩余服务年限34年。矿井采用平硐、斜井、立井联合开拓方式，共有8条进风井筒，2条回风井筒。平硐用于运送人员、材料及设备，斜井用于煤炭提升，回风井用于矿井回风。开拓系统简单、运输灵活、提升能力大。补连塔煤矿在公司、矿井各级领导的重视、支持下，于2004年11月开始逐步建设信息自动化系统，至2019年已经在信息化的道路上前进了15年。
（一）数字矿山“一网一站+”
基于数字矿山“一网一站+”的核心理念，矿井建成了万兆工业以太环网和数字矿山综合分站系统，综合分站集成了监测监控、定位、通信、WiFi、数传、交换机等多个模块，同时提供多种接口，实现语音广播系统、摄像头等设备的接入，实现对矿井各系统的统一接入、统一承载、统一管理。
（二）4G无线通信系统
4G无线通信于2019年8月份正式投入使用，实现语音通信、数据传输功能，不同于其他宽带通信模式，该系统与公网完全兼容，矿用手机可直接接入公共通信系统，实现井下地面一机通，同时该系统可与有线电话系统联网实现互联互通、统一调度等功能。确保了信息的及时有效传达，推动了实时安全生产管理。
（三）安全监测监控系统
采用KJ90X矿井安全监测系统，可以实现模拟量和数字量的监测。其功能包括：监测瓦斯、风速、负压、环境温度、一氧化碳、氧气、风机开/关及风门开/关参数、馈电断电监测、瓦斯超限断电等。所有监测数据可在矿调度指挥中心监控服务器上直观的显示，如有异常会随时报警，并有存储、查询、打印报表等功能；
（四）工业视频监控系统
工业视频监控系统由DLP电子显示大屏和液晶屏组成，显示井下200多台摄像头图像，提供了综采工作面、掘进工作面、连掘运输皮带、主井运输皮带、变电所、水泵房、工业厂区等重要岗位现场的真实运行情况。通过本系统，地面监控人员、生产指挥领导能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，及时发现各监控点的违章作业情况，防患以未然，为煤矿的安全生产保驾护航。
（五）语音广播系统
为加强煤矿井下安全生产宣传力度、完善安全应急体系，改善井下矿工的工作环境，提高工作效率。特别是在紧急情况下能及时调度疏散人群，保证生产人员安全。同时营造井口文化氛围，促进井口精神文明建设及丰富职工业余生活。根据实际情况，在井下各主辅运大巷、变电所、水泵房、综采工作面、掘进工作面共安装了230只本安音箱，采用地面远程控制、定时的方式播放安全生产知识和轻音乐等，既加强了职工学习教育又缓解了职工上、下班途中的疲劳。
（六）区域煤矿集中控制系统
矿井建成的区域煤矿集中控制系统（LocalControlSystem,LCS）将监测监控系统和信息管理系统整合为生产指挥管理系统，实现生产数据和信息融合共享。同时实现了综采工作面、掘进工作面、主运皮带、洗选厂、高压变电所、中央主排水泵房、加压泵房、通风机房、压风机房、污水处理厂等系统的集中显示、数据存储、远程控制、自动报警、数据分析等功能，实现了矿井安全生产自动化，为提高劳动生产率和经济效率、安全优质、减员增效发挥极大了作用。
（七）主运系统无人值守
矿井主运系统无人值守由视频智能识别系统、在线点检系统、钢丝绳芯无损探伤检测装置、纵向撕裂识别装置、千兆交换机、主运胶带机“八大保护”、自动化控制等系统组成。监测并控制主运皮带、顺槽皮带、破碎机、仓上刮板机、原煤仓料位计、仓上插板等设备，该系统还可实现主运输系统的运行管理、故障报警、分析等功能，同时实现减员45人，在实现矿井安全生产、减员增效上发挥了很大的促进作用。
（八）主运皮带变频调速系统
矿井变频调速系统实现煤在胶带机上分布的动态监测、大块煤识别及报警、调速控制、自动生成调速策略等功能，充分发挥变频器的调速功能，根据煤量自动调整带速，达到节省电耗、提高电机本身运行效率及功率因数，从而达到节能降耗的目的。同时，降低了设备损耗，提升了设备有效利用率。
（九）主排水系统无人值守
为了保证井下安全生产系统可靠运行，消除水患对安全生产的影响，利用现有技术实现了能够根据单位时间内水位的上升速率判断涌水量而自动起停的水泵自动排水系统。同时，视频监控系统作辅助监视，当水位感应探头出现故障时，从视频画面便可得知情况而进行手动操作，给系统提供了双重保障，从而实现了泵房无人值守。
根据井下实际情况6个主排水泵房安设了水位自动排水系统，不仅撤出水泵房18个岗位工，还在实现矿井安全生产、减员增效上发挥了很大的促进作用。
（十）压风机无人值守
当作业场所发生有害气体突然涌出、冒顶和坍塌等危险情况时，现场人员来不及撤离，可就近利用压风自救装置实行自救。压风机专为井下压风自救装置提供充足风流，利用压风管路，井下已将电动风门改为了气动风门，实现了节能降耗。位于补连塔煤矿南风井的压风机房已实现压风机、高压柜数据监测和视频监控功能，压风机、高压柜、控制系统之间实现了数据融合、远程控制功能，根据入井压风管路上的压风监测，实时调整风压、风机轮流启停，可减少南压风机房岗位工4人。
（十一）巷道自动排水信息系统
以LCS系统为平台，服务器、组态软件等为载体，实现2*400A开关的数据监测和远程控制功能，可监测开关电流、电压、功率、运行时间、故障报警等信息。实现了LCS内数据监测与检查，在第一时间内远程诊断故障给检修提供理论依据，减少故障排查时间，增加了工作效率。在理论分析前提下，合理安排离心泵的运行时间，为电机和泵体检修提供检修时间依据。检测电压可以为上级电源是否停电跳闸判定的依据，及时联系岗位工去现场送电，减少淹仓事故发生。
补连塔煤矿12煤和22煤共有40个中转水仓，原每天上岗的排水工有25人。后将中转水仓的自动排水开关改造为智能型设备，实现远程自动启停水泵，实现减少排水工15人。
（十二）掘进胶带机集中控制系统
掘进工作面胶带机集中控制系统是由矿用隔爆兼本质安全型监控主机、主控制器、网络摄像仪、网络接换机等设备组成，实现对多条掘进胶带机通讯控制器的数据采集、监测、集中显示、故障报警、远程控制功能，改变了每部皮带机头都安排了岗位工启停皮带模式，多部皮带的启停可以由一人完成。通过该技术改造后，掘进工作面每班只需1名工作人员在监控主机处控制各部胶带机的启停及查看各部胶带机运行情况即可，较原来每天减少6名作业人员，四个掘进队共减少24人。
（十三）车辆调度管理系统
矿井利用车辆管理系统与互联网+技术，建成了车辆调度管理系统，实现车辆调度集中管控，提高车辆利用率。精确人员定位系统配套的车载定位卡，具有定位、报警和语音对讲功能，语音对讲功能可以使司机与车辆调度员直接进行通话，加强了与地面的沟通能力，方便车辆调度员派遣空车到指定位置，提高车辆利用率。
矿井使用的精确人员定位系统，定位精度达到5米，基于此系统建成了井下车辆实时测速系统，实现了自动记录车辆速度、超速自动报警功能，为井下辅助运输安全保驾护航。
此外，通过数字矿山的建设，领导与员工们的不断专研，把科技落实到生产的每一个环节，逐步实现矿井生产安全系统的自动化、信息化。提高劳动生产效率和经济效益，综合自动化系统建立运行后，不仅缩减了岗位人员近108人，更重要的是提高了矿井安全生产过程中科学管控的水平和效果，提升矿井生产安全系统整体实力，安全生产工作得到统一、准确、及时的调度管理、指挥，从而推进矿井安全生产工作的全面可持续发展。
四、煤矿在信息化、自动化建设中面临的问题
（一）煤矿的特殊环境问题
首先是煤矿特殊的生产环境，补连塔煤矿为井工矿，如果安全工作不到位，员工随时将面临“水、火、瓦斯、煤尘、顶板”这五大自然灾害的危胁。
其次是煤炭生产运用大型设备开采，技术装备复杂，煤炭生产所·技术复杂程度都是其它生产企业少有的，这对信息技术的应用带来难度。
再次煤矿对安全性和可靠性要求很高，煤矿生产过程具有事故较多、风险较大的特点，在其生产过程中，通风、排水、供电等任何环节发生故障都可能造成严重的后果。这也对信息技术的应用提出了新的挑战。
（二）观念和人才方面的问题
一方面煤矿的领导者尤其是“一把手”对信息化的观念和意识直接影响煤矿信息化的实施。目前，个别主管领导对信息化建设存在误区，主要体现在：一是“简单化”，认为信息化建设是很简单的事情，配台电脑，再买套软件就可以了，完全不懂技术上的事情。二是“模式化”，认为信息化建设是解决矿井管理的“灵丹妙药”，对信息化建设抱有很大的期望，只要上马什么样的管理系统任何问题都能解决。一些基层人员只是被动的接受和参与一些工作，认为煤矿信息化影响了他们已经熟悉的旧的工作方式，对采用新的技术抱一种怀疑的态度，不肯接受新的事物，也在很大程度上影响了煤矿信息化、自动化的实施。
另一方面煤矿缺乏专业技术人才和综合型管理人才。首先，煤矿员工平均知识素质低。由于煤炭行业的条件艰苦，使得煤矿引进信息技术人才有一定的难度。另外，煤矿由于一直注重生产效益，轻人才激励政策，导致信息化人才流失。其次，缺少信息化人才储备，人才流失后才开始培养，而培养专业人才周期需要很长时间。
（三）技术和管理方面的问题
补连塔煤矿在信息化建设中技术方面存在不少问题，主要包括以下几个方面：
第一是煤矿信息化投入不足和投入结构不合理。井下设备老旧，大多数不具备数传与程控功能，并且在用设备由多厂商供货，设备技术参数、通讯接口不统一，造成后期集成化管理困难。针对煤矿研发和软件不能满足需要，做出的软件与实际期望差别太大，甚至脱离现场。
第二是煤矿信息化缺乏合理的规划，造成“信息孤岛”。信息化建设想到哪儿就干到哪儿，信息系统建设前没有对各部门的业务要求进行全面调研，对各信息化系统没有进行整体的规划。这样在下一步的信息化建设中很难避免系统与系统之间的不兼容，系统与系统之间的信息容易出现不共享，在信息化的实施过程中无法避免部门之间各自独立的现象。
第三是煤矿信息化管理水平不高。信息化建设是建立在与之相适应的先进管理基础上的，它要求信息处理具有规范性、准确性、及时性、系统性和安全性，随着集成程度的提高，传统的管理思维、方法和制度都要做相应的变化。
第四煤矿忽略对信息资源管理。矿井建成的信息化子系统较多，已实现矿井机电设备基础数据上传，但未能实现后期大数据分析、决策、推送、数据挖掘，浪费了大量的保贵资源。
五、结论
煤矿信息化、自动化的建设不仅能效降低煤矿的运营成本，提高煤矿的决策能力、管理水平;而且推进了企业进行业务流程重构和组织结构优化，提高煤矿的安全生产能力，促进企业的管理创新、机制创新、技术创新等。随着信息技术的不断更新，煤矿信息化建设将会给煤矿带来更大的经济和社会效益。
参考文献
[1]中国煤炭资源网;《2018年我国煤矿百万吨死亡率首次降至0.1以下》2019.01.21http://www.sxcoal.com/news/4585979/info
[2]百度百科;《8·5智利圣何塞铜矿坍塌事故》
https://baike.baidu.com/item/8%C2%B75%E6%99%BA%E5%88%A9%E5%9C%A3%E4%BD%95%E5%A1%9E%E9%93%9C%E7%9F%BF%E5%9D%8D%E5%A1%8C%E4%BA%8B%E6%95%85/374619?fr=aladdin
[3]界面新闻网《中国煤炭消费占比首次低于60%》2019.01.21
https://www.jiemian.com/article/2811817.html