煤礦機電技術(shù)一體化運用

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摘要：探究機電一體化在煤礦機電技術(shù)中的作用，分析煤礦機電一體化技術(shù)的應(yīng)用情況，展望中國煤礦機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景。雖然現(xiàn)階段中國機電一體化水平與國外相比尚有差距，但相信隨著技術(shù)發(fā)展，差距勢必越來越小。

關(guān)鍵詞：煤礦；開采；機電；一體化；應(yīng)用

0引言

機電一體化技術(shù)是機械控制技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件編程技術(shù)等多門學(xué)科的交叉，機械自動化程度越高，生產(chǎn)力越強。煤礦企業(yè)為了不斷提高自身的生產(chǎn)力來滿足國家對煤炭資源的需求，保證企業(yè)安全生產(chǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益，勢必大力推廣煤礦機電一體化技術(shù)[1]。

1一體化在煤礦機電技術(shù)中的作用

1.1提高煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)

機電一體化生產(chǎn)意味著人工作業(yè)量減少，煤礦作為高危行業(yè)，中國每年都會出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，而利用機械來代替人力作業(yè)，可降低安全事故的發(fā)生率，發(fā)生安全事故時也不會造成巨大的人員傷亡。同時，井下開采條件復(fù)雜，煤礦井下工作面中充斥著瓦斯和粉塵，長期處在這樣的環(huán)境中會給礦工的身體帶來嚴(yán)重影響，而使用機械自動化作業(yè)則可以避免這一現(xiàn)象，提高煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)。

1.2提高煤炭生產(chǎn)效率

煤炭企業(yè)生產(chǎn)方式由人力向機械化轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)效率的跨越式提高，機械取代人工可以將人類從繁重的機械勞動中解放出來，由此優(yōu)化人力資源、合理配置。人力工作會感到疲憊，但是機械不會，只要定期對自動化機械進(jìn)行維護保養(yǎng)，機械可以長時間高強度運轉(zhuǎn)，其生產(chǎn)力是人力數(shù)百倍，繼而大大提高煤礦生產(chǎn)效率。

1.3提高煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益

機電一體化技術(shù)的運用可以降低煤礦人力的使用，使用機器的成本要遠(yuǎn)低于人力成本，企業(yè)在使用一體化技術(shù)提高產(chǎn)量的同時能有效降低人力成本，相當(dāng)于變相創(chuàng)造了更多經(jīng)濟價值，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2煤礦機電一體化技術(shù)應(yīng)用

2.1煤礦運輸機

限制煤礦生產(chǎn)力的除了開采效率還有運輸效率，中國煤炭生產(chǎn)的運輸和提升系統(tǒng)與國外發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距，不能滿足中國日益增長的煤炭需求，對此需要不斷借鑒發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，吸收和運用這些技術(shù)，繼而不斷提高中國煤炭生產(chǎn)效率。當(dāng)前中國應(yīng)用較廣泛且技術(shù)較成熟的是內(nèi)裝式提升機和皮帶式強力運輸機，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離大輸送量輸送，主要特點為安全性高、效率高和具備自動化控制的條件。此外，結(jié)構(gòu)上的進(jìn)一步簡化保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運行，出現(xiàn)問題時也便于修復(fù)，甚至可以適當(dāng)運用自動化技術(shù)來實現(xiàn)運輸機自我保護和診斷能力[2]。

2.2帶式輸送機

煤礦開采勢必帶來巷道延長的情況，而探究高效率、高可靠性的長距離連續(xù)運送措施成為當(dāng)務(wù)之急。這一任務(wù)中國制造的帶式運輸機已經(jīng)能夠比較圓滿地勝任，高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機和大傾角長距離帶式輸送機等都已投入生產(chǎn)使用，并且相關(guān)主要部件和重要技術(shù)均已經(jīng)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，整個機器的成本遠(yuǎn)低于國外。

2.3采煤機

現(xiàn)階段，中國大多數(shù)煤礦都已更換了綜合機械化采煤系統(tǒng)，這是煤礦機電一體化技術(shù)發(fā)展的成果。當(dāng)前綜合機械化采煤系統(tǒng)已經(jīng)從液壓牽引式發(fā)展到電牽引式，采煤機系統(tǒng)的發(fā)展帶來的優(yōu)勢主要有以下幾方面：a)遇到大傾角煤層時也可正常工作，采煤機不會下滑；b)自動控制系統(tǒng)可以檢測設(shè)備運行參數(shù)，甚至實現(xiàn)智能化調(diào)整，從而始終保證綜采系統(tǒng)高效運行；c)自動化水平的提高帶來的是綜采系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的精簡，使得整個系統(tǒng)運行的安全性和可靠性得到提高，設(shè)備可以長時間在惡劣環(huán)境下工作而不用維修，間接提高了經(jīng)濟效益；d)自動控制系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)綜采系統(tǒng)的各方面，從而有效提高工作效率，保證煤炭產(chǎn)量。

2.4掘進(jìn)機

將掘進(jìn)機作為掘進(jìn)巷道的機械是中國大部分煤礦的做法，利用礦用隔爆安全型操作箱、電鈴、開關(guān)箱、照明燈和三相異步電動機、控制按鈕和低濃度甲烷傳感器等構(gòu)成掘進(jìn)機系統(tǒng)。該系統(tǒng)是掘進(jìn)機中非常重要的電氣結(jié)構(gòu)，與液壓系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作以完成整個系統(tǒng)的運行，達(dá)到機電液一體化。

2.5支護設(shè)備

煤礦支護設(shè)備主要應(yīng)用的是液壓支架，也有電液控制，其工作原理都是自動移架成組或雙向鄰架定壓來降低對支架和頂板造成的沖擊力。支護設(shè)備的機電一體化主要體現(xiàn)在乳化液泵站裝置上，液壓裝置需要有高壓液體才能工作，而這一設(shè)備就是專門提供高壓液體的裝置，智能化供液系統(tǒng)和配液系統(tǒng)可以幫助提高乳化液泵站裝置的供液能力，在配備了高靈敏度傳感器的乳化液泵站裝置上還可以實現(xiàn)高低液位、乳化液濃度檢測及校正的自動控制，有異常情況及時報警，始終保證支護設(shè)備正常運行，保證井下工作面的安全。同時與電控相結(jié)合，可實現(xiàn)支架自動化控制，與采煤機自動化控制相結(jié)合實現(xiàn)采煤工作面無人操作[3]。

2.6煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理系統(tǒng)

各種高靈敏度傳感器的出現(xiàn)使得煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理系統(tǒng)不再是形式，高靈敏度傳感器可以布置在運輸機械、采掘機械及巷道的支撐機械上，進(jìn)而及時監(jiān)測煤炭運輸、掘進(jìn)工作的進(jìn)程，了解各系統(tǒng)是否運轉(zhuǎn)正常、是否需要維護調(diào)整。而對于支護設(shè)備的檢測可以了解巷道地質(zhì)結(jié)構(gòu)是否發(fā)生了巨大變化，及時發(fā)現(xiàn)事故的隱患或前兆，保證煤礦安全生產(chǎn)。當(dāng)前中國安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)存在的主要問題是傳感器的穩(wěn)定性差和使用壽命短，由于井下條件惡劣復(fù)雜，傳感器的使用壽命的不到保障，其穩(wěn)定性也會受到多方面影響，這可能導(dǎo)致煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理系統(tǒng)發(fā)揮不了應(yīng)有作用，對此還是應(yīng)該加強借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，通過提高技術(shù)水平來完善煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理系統(tǒng)。

3中國煤礦機電一體化技術(shù)的展望

21世紀(jì)初中國開始推廣機電一體化技術(shù)，目前煤礦行業(yè)各個環(huán)節(jié)基本上都已采用了機電一體化技術(shù)，機電一體化技術(shù)的廣泛運用提高了煤礦產(chǎn)量，降低了工人勞動強度，創(chuàng)造了巨大的社會價值和經(jīng)濟效益。但是必須深刻意識到中國機電一體化技術(shù)在信息化、程序化和智能化與國外還存在差距，對此中國應(yīng)該加快以下幾個方面的發(fā)展：

a)加強中國煤礦機電一體化產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和通用化發(fā)展，中國市場上煤礦機電一體化產(chǎn)品種類和數(shù)目眾多，但是不同設(shè)備之間不能夠通用，這使得煤礦企業(yè)選擇的余地受到限制，只能選擇同一生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備，在某種程度上提高了機電一體化技術(shù)的推廣成本；

b)推進(jìn)傳感器技術(shù)的發(fā)展。機電一體化設(shè)備要判斷周邊環(huán)境和自身狀態(tài)，需要應(yīng)用到大量傳感器，由傳感器收集相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)計算機處理分析后呈遞給工作人員，讓工作人員了解機械運轉(zhuǎn)是否正常，是否有診斷和維修的必要。而在井下惡劣的生產(chǎn)條件下，各種高靈敏度的傳感器的使用壽命非常短，必須進(jìn)一步加強對于煤礦使用的傳感器的研發(fā)，從而提高傳感器的使用壽命和穩(wěn)定性；

c)開發(fā)安全性和可靠性較高的通信模塊。煤礦井下條件復(fù)雜，整個系統(tǒng)要保證有效運行必須進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而復(fù)雜的環(huán)境條件會對數(shù)據(jù)通信造成各種干擾，不利于一體化技術(shù)的發(fā)展，因此必須發(fā)展配套的通信模塊。推廣建立煤礦井上下的物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)井下實時監(jiān)控，進(jìn)一步推動煤礦機電一體化自動控制，做到井下無人操作。

4結(jié)語

煤礦機電一體化技術(shù)的存在提高了煤礦產(chǎn)量，保證煤礦的安全生產(chǎn)，為企業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟效益，是未來煤礦生產(chǎn)的必然發(fā)展趨勢。未來煤礦機電一體化技術(shù)發(fā)展必須實現(xiàn)信息化、程序化和智能化，提高煤礦生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

［1］靳永清.煤礦機電技術(shù)一體化的應(yīng)用解析［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015(7)：592-593.

［2］王守坤.淺析煤礦機電技術(shù)一體化的應(yīng)用［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015(22)：1237-1238.

［3］潘建武.淺析煤礦機電技術(shù)一體化應(yīng)用研究［J］.技術(shù)與市場，2014(11)：379-380.

作者：鮑進(jìn)林 單位：霍州煤電集團晉北能化有限責(zé)任公司