文/王宗祥,淮滬煤電有限公司丁集煤礦

煤礦生產(chǎn)中機電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀探討

文/王宗祥,淮滬煤電有限公司丁集煤礦

隨著微電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)、光纖、人工智能等高新技術(shù)的發(fā)展，機電一體化已成為高新技術(shù)融為一體的代名詞。機電一體化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用，大大改善了煤礦的勞動強度、工作環(huán)境及安全系數(shù)，同時實現(xiàn)了高效、安全、機械化采煤。文章介紹了煤礦機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，分析了我國煤礦機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，指出其發(fā)展趨勢，并提出了相關(guān)對策。

機電一體化；煤礦生產(chǎn)；監(jiān)測監(jiān)控；礦井運輸；采煤機

引言

機電一體化技術(shù)是在機械的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，同時，將機械裝置和電子設(shè)備以及軟件有機結(jié)合起來。機電一體化是將機械和微電子技術(shù)緊密集合，并融計算機技術(shù)、信息技術(shù)為一體的新興綜合技術(shù)[1]。

煤礦機電一體化技術(shù)是礦山綜合自動化的基礎(chǔ)，為煤礦企業(yè)信息化提供了重要的科技支撐。為了提升我國煤礦生產(chǎn)的綜合實力，全面提高煤礦企業(yè)效率，達到煤礦生產(chǎn)的安全、高效、綠色的目的，必須加大煤礦機電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運當中的應(yīng)用和推廣。

1 煤礦機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

從1970年我國自行設(shè)計制造和裝備的第一套綜合機械化采煤工作面在大同礦務(wù)局試驗起，我國的機電一體化技術(shù)開始萌芽。到上世紀80年代后期，我國綜合機械化采煤取得了空前的發(fā)展，大大推動了我國的煤礦機電一體化技術(shù)的進程，采煤機已由液壓牽引向電牽引發(fā)展。到了上個世紀90 年代中期，在原有的研究成果上，又開展了采運支機械微機監(jiān)控、故障診斷的研究和支架電液微機技術(shù)應(yīng)用的研究，并研發(fā)了大功率電牽引采煤機。而進入21 世紀后，我國煤礦機電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域均有重大突破，在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控、大型固定設(shè)備的后備保護等方面已取得了喜人的成績。然而，與國外的先進采煤國家相比，我國的煤礦機電一體化技術(shù)發(fā)展尚有一定差距，并且煤炭工業(yè)相對機械、電子、航天、輕紡、

化工、鐵道、冶金等行業(yè)起步晚基礎(chǔ)薄弱，在開發(fā)水平、應(yīng)用范圍、投資規(guī)模、技術(shù)人才和管理水平方面均有較大差距。

3 機電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用狀況

3.1 機電一體化技術(shù)在煤礦掘進中的應(yīng)用

煤炭生產(chǎn)過程主要包括“掘進、采煤、裝、運輸、提升”等幾大系統(tǒng)[2]。掘進作為煤礦開采的基礎(chǔ)工作影響著后期煤炭開采及運輸?shù)男剩瑢τ诟咝УV井有必要將機電一體化技術(shù)引入到掘進機械中，實現(xiàn)煤礦巷道的高效率掘進。目前掘進機的電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質(zhì)安全性開關(guān)箱、操作箱、壓扣控制按鈕、照明燈、三相異步電動機等組成的掘進機電氣系統(tǒng)，與液壓系統(tǒng)配合操作可實現(xiàn)整機的各種生產(chǎn)作業(yè)。

3.2 在礦井運輸提升產(chǎn)品中的應(yīng)用

煤炭的輸送方式有礦車式、皮帶式[3]。帶式輸送機相對于礦車運輸具有長距離連續(xù)運輸、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，已經(jīng)在我國煤礦井下運輸中大量使用。目前煤礦主要推廣使用的CST可控軟啟動裝置，是專門為煤礦長距離皮帶運輸機設(shè)計的集機、電、液為一體化的啟動裝置，不僅解決了帶式輸送機的大運量、長距離的驅(qū)動難題，而且兼具平滑啟動運送大慣性載荷的特點。

礦井提升是將煤炭運送至地面的過程，提升效率及其安全性與煤礦效益密切相關(guān)。為了使煤炭效益最大化，礦井采用的專用提升機整合了煤礦電機一體化和自動化技術(shù)，其中全數(shù)字化交直流提升機在結(jié)構(gòu)上進行了簡化，將滾筒和驅(qū)動合為一體，同時具有硬件配置簡單、互相兼容的特點，在各個技術(shù)環(huán)節(jié)均體現(xiàn)了機電一體化技術(shù)的應(yīng)用。

3.3 在采煤設(shè)備上的應(yīng)用

我國的電牽引采煤機在消化吸收國外引進采煤機技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行了相關(guān)的科技創(chuàng)新，擁有了許多具有自主只是產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，取得了長足的進步。在我國煤礦綜合機械化采煤工作面，國產(chǎn)采煤機已經(jīng)占據(jù)了主導地位，完全采用國產(chǎn)裝備的高產(chǎn)高效工作面不斷涌現(xiàn)[4]。

機電一體化技術(shù)與采煤機的相關(guān)技能相結(jié)合能使采煤機的牽引、控制性能得到提升，同時能達到更好地發(fā)揮采煤機控制阻力的目的。具體表現(xiàn)在一下幾點：第一，在結(jié)合機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，在采煤機運行下滑的過程中，采煤機的制動性能能得到更好的發(fā)揮，在煤層是大傾角的情況下，這一優(yōu)勢更為明顯；第二，在機電一體化技術(shù)的控制體系下，通過對各類參數(shù)進行優(yōu)化與調(diào)整，能實現(xiàn)對采場的綜合控制，實行有效的實時監(jiān)測，提高采煤機采煤過程中的安全性；第三，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用能提高采煤機作業(yè)可靠性，能有效地減少故障的發(fā)生，尤其是提高采煤機在煤層賦存條件惡劣條件下的采煤效率；第四，通過對工作面刮板輸送機裝配監(jiān)控裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對采煤機整體的監(jiān)控監(jiān)測，完全實現(xiàn)自動化控制，大大提高了采煤作業(yè)的安全性、可靠性，大幅地提高了采煤效率，給企業(yè)的經(jīng)濟效益帶來了實質(zhì)性的提高。

3.4 在礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測

通過礦井的生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)，如在線監(jiān)控、自動報警及故障自診等，可完成對煤礦機械的電動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運行狀態(tài)的監(jiān)控任務(wù)，能及時準確地找出故障部位并自動報警。我國監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚,20世紀 80年代初,我國引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng),如∶DAN6400等在部分煤礦中應(yīng)用,并在引進的同時自行研制出KJ2、KJ4等系統(tǒng)并通過了鑒定。同時在“以風定產(chǎn),先抽后采,監(jiān)測監(jiān)控”12字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導下,規(guī)定了我國大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用大大改善了礦井的工作環(huán)境和安全狀況，比如，提高了機器的工作效率簡化了設(shè)備的維護檢查工作，降低了使用維修費用，延長了設(shè)備的使用年限等。實踐證明，安全監(jiān)測系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了重要作用。

4 煤礦機械中機電一體化技術(shù)應(yīng)用的意義

4.1 提高勞動效率

機電一體化在煤礦各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，不僅改善了設(shè)備的使用性能，延長了其使用壽命，更是在很大程度上提高了工人的勞動效率，降低了勞動強度，減少了同一時間段的作業(yè)人數(shù)，這對于高產(chǎn)高效礦井的實現(xiàn)具有重大意義。

4.2 提高了礦山開采的經(jīng)濟效益

機電一體化不僅是機械設(shè)備上的一次全新的進步，同時也給煤礦帶來了前所未有的進步，一方面采煤量有了很大程度的提高；其次，機電一體化在煤礦中的應(yīng)用，降低了礦山的開采費用，使煤礦的經(jīng)濟效益得到了增加，同時還帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在很大程度上推進了地方經(jīng)濟的進步。

4.3 提高了安全的煤礦開采工作環(huán)境

機電一體化技術(shù)在煤礦中的廣泛應(yīng)用，極大地改善了井下的安全狀況，監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用能及時準確地將各個設(shè)備、巷道硐室的動態(tài)信息完整地呈現(xiàn)出來，如有設(shè)備故障或災(zāi)害事故能做出及時的報警，從而能為相關(guān)工作人員提供充足的時間做出準備工作，減少災(zāi)害的發(fā)生或降低事故的波及范圍，為煤礦開采提供一個較為安全的環(huán)境。

[1]孫長春.煤礦機電一體化技術(shù)研究進展[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2009，（4）：11-14.

[2]米軍學.淺談煤炭機電一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用[J].實用科技，2008（5）：246.