聶升擴

（山東新查在礦業(yè)有限責任公司，山東 泰安 271600）

機電一體化技術不僅對微電子技術與機械技術進行了集合，還深度融合信息與計算機技術的相關技術，從而將電子相關技術深入融合至機械的動力以及主動等結構中，因此，機電一體化技術是一項新的綜合技術。在推行礦山綜合自動化開采的過程中，礦業(yè)機電一體化技術是基礎性的技術，并且其能夠為礦業(yè)企業(yè)信息化提供技術方面的支撐；通過廣泛應用礦業(yè)機電一體化技術，可以有效提高礦業(yè)開采的清潔性、安全性以及高效性，從而實現(xiàn)礦業(yè)工業(yè)生產(chǎn)進行優(yōu)化[1]。

1 開展礦業(yè)機電一體化技術研究的重要意義

1.1 提升礦業(yè)開采企業(yè)的勞動效率

目前，部分礦業(yè)開采企業(yè)在未大規(guī)模應用礦業(yè)機電一體化技術時，其生產(chǎn)效率遠落后于行業(yè)的平均水平，并且部分企業(yè)在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中，依然以手工作業(yè)作為主要的生產(chǎn)方式，這樣不僅會加大生產(chǎn)人員的勞動強度，同時也難以提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。在機電技術快速成熟的過程中，礦業(yè)生產(chǎn)行業(yè)初步實現(xiàn)了機械化，但是生產(chǎn)人員依然需要進行長時間的體力勞動，例如：回采工藝已經(jīng)初步實現(xiàn)了機械化，可是該種方式的勞動量極大且效率低，因為支護放頂?shù)裙ぷ魅匀恍枰匀斯さ姆绞讲僮鳌?/p>

1.2 提高礦業(yè)生產(chǎn)的安全性

在礦業(yè)開采與運輸?shù)倪^程中，經(jīng)常會發(fā)生各類安全事故，例如：在2019年1月12日，陜西省榆林市神木市某礦業(yè)公司礦井現(xiàn)場發(fā)生粉塵爆，并且造成了21人死亡的慘痛事故。因此，礦業(yè)開采與運輸工作的安全性，其不僅會影響到礦產(chǎn)企業(yè)的綜合收益，也會關系到每一位礦業(yè)生產(chǎn)員工的安全。由于礦業(yè)機電一體化設備具有較強的防爆性能，并且其生產(chǎn)安全的方面，也有相應的技術標準，因此礦業(yè)機電一體化技術不僅可以為企業(yè)的順利生產(chǎn)提供保障，也能為職工生命財產(chǎn)及國家資源保駕護航。

1.3 提高職工的綜合收入

目前，部分礦業(yè)開采企業(yè)的生產(chǎn)效率較低，并且礦業(yè)的開采質量也處于較低水平，這樣便會因為生產(chǎn)量以及銷售價格的影響，使得企業(yè)長期處于經(jīng)濟效益較差的狀態(tài)，從而導致職工的收入無法得到保障。通過應用礦業(yè)機電一體化技術，可以大幅度提高企業(yè)的礦業(yè)開采數(shù)量與質量，從而在增加礦業(yè)企業(yè)自身收入的同時，還能顯著提升礦業(yè)開采員工的收入。此外，通過廣泛應用機電一體化設備，還能促進相關設計及制造行業(yè)的發(fā)展，這樣也能夠通過產(chǎn)業(yè)興起的方式為社會提供更多就業(yè)崗位，從而促進整個礦業(yè)行業(yè)經(jīng)濟的良性發(fā)展。

2 礦業(yè)機電一體化技術研究歷史

在上世紀70年代，我國便出現(xiàn)了機電一體化技術的萌芽。在1970年我國第一套綜合機械化采礦工作面進行了試驗并取得了成功，而該設備由我國自主設計研發(fā)并制造。在上世紀80年代的中后期，由于我國社會對于礦業(yè)的需求量快速增加，同時綜合機械化采礦又取得了重大成果，這也使得國內礦業(yè)機電一體化技術得到了快速發(fā)展，例如：在上世紀80年代時，由于礦業(yè)機電一體化技術的進步，使得采礦機從液壓牽引已經(jīng)轉變?yōu)殡姞恳姆绞?，這樣也極大降低了礦業(yè)開采的能源消耗量[2]。

圖1 電牽引采礦機結構

在上世紀90年代中期，隨著機電一體化技術的不斷應用與更新，支架電液微機等相關技術得到了深入的研究與應用，并由此推動了我國高功率電牽引采礦機的出現(xiàn)。在本世紀初期，我國在機電一體化技術方面又取得了重大成果，這也為礦業(yè)安全生產(chǎn)的有效監(jiān)控提供了技術保障。雖然，我國在礦業(yè)機電一體化技術方面取得了眾多成果，但是與發(fā)達國家相比而言，技術水平仍存在著較大差異。此外，由于我國的礦業(yè)工業(yè)起步較晚，因此電子、機械、化工以及冶金等相關行業(yè)基礎較為薄弱，這樣就會使得技術研發(fā)效率、資金投入以及應用范圍受到了較大限制[3]。

3 礦業(yè)機電一體化技術的現(xiàn)狀

（1）電牽引采礦機。目前，在礦業(yè)開采的過程中，已經(jīng)廣泛應用了電牽引采礦機，而該采礦機也是我國機電一體化技術的重要研究成果。電牽引采礦機與傳統(tǒng)的液壓牽引相比，其具有牽引特性好、可應用性強、可靠性高、結構簡單且效率高等優(yōu)點；①牽引特性好。電牽引不僅可以為采礦機提供前進動力，還可以在采礦機下降時提供制動動力，這樣便能夠有保采礦機能正常作業(yè)。②可應用性強。傳統(tǒng)的液壓牽引方式，難以開采大傾斜角度的礦層，而電牽引方式由于電動機軸端配有自動系統(tǒng)，并且電動機額定轉距與制動力矩比為1：2.0，這樣便能夠開采大傾角的礦層，因此電牽引比液壓牽引具有更高的適用性。③可靠性高。由于電牽引僅在電動機的整流子以及電刷部分會出現(xiàn)磨損的情況，因此電動牽引會比液壓牽引具有更高的可靠性。④結構簡單且效率高。由于液壓牽引采礦機使用了大量的機械傳動結構，這就使得其結構更加復雜且傳動效率較低，而電牽引采礦機其尺寸小且傳動結構簡單，所以，電動牽引采礦機的傳動效率與液壓采礦機相比，其效率會提升20%～25%。MG344-PWD是第一臺國際合作研發(fā)的電牽引采礦機，而該設備也為后來的國產(chǎn)電牽引采礦機提供了技術基礎，而在該設備的成功研發(fā)與應用中，國內的先進單位及企業(yè)對其進行了二次開發(fā)，從而生產(chǎn)出了MG250/550-BWD等多種擁有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品，這也進一步促進了我國礦業(yè)生產(chǎn)行業(yè)朝著集約、自動化的方向發(fā)展。

（2）液壓支架電液控制系統(tǒng)。在上世紀90年代中期，我國成功研發(fā)了第一代液壓支架電液控制系統(tǒng)。雖然，第一代國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)并未廣泛應用于礦業(yè)實際開采中，但是該控制系統(tǒng)的誕生，也為國產(chǎn)液壓支架電源控制技術的創(chuàng)新與升級提供了基礎。目前，我國的電液控制系統(tǒng)依然依賴于國外進口，而國內的液壓支架研制方向正在逐漸朝著電液控制方向快速轉變；通過液壓控制與信息系統(tǒng)的深度融合，可以快速實現(xiàn)定壓雙向鄰架，這樣便能夠避免支架與頂板產(chǎn)生巨大的沖擊載荷。

（3）安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。在礦業(yè)機電一體化技術研究的過程中，安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控技術已經(jīng)成為了重點的研究方向。由于我國在安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)研究時間較短，因此我國便進行了大規(guī)模的技術引進與考察；在上世紀80年代初期，我國引進了TF200以及DAN4600等安全監(jiān)控系統(tǒng)，并在實際應用的過程中，開展對安全監(jiān)控系統(tǒng)的深入研究，并最終推出了KJ系列的國產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)，例如：KJ100安全監(jiān)控系統(tǒng)因為具有系統(tǒng)初始化、人機對話以及報警等功能，因此該系統(tǒng)也得到了較為廣泛的應用。

4 礦業(yè)機電一體化技術的發(fā)展趨勢

目前，機電一體化技術正在朝著智能化信息化的方向發(fā)展，例如：MGTY300/700電牽引采礦機便深入應用了信息化技術方面的成果；MGTY300/700電牽引采礦機內部裝有多種傳感器，同時也有深入應用信息技術方面的成果，因此其具有遠程遙控與保護等多項功能。此外，我國在機電一體化技術研究與應用的過程中，也誕生了大量新的提升機，例如：全數(shù)字變頻提升機不僅研制成功，同時也實際應用至了礦業(yè)開采行業(yè)中，并且該類產(chǎn)品還在不斷的升級與改良中。在礦業(yè)機電一體化技術繁榮的背景下，也誕生了其他眾多的衍生產(chǎn)品，例如：壓風機、水泵以及礦井供電設備等，并且此類設備在機電一體化技術的支持下，也為我國礦業(yè)事業(yè)發(fā)展發(fā)揮著巨大的作用。但是，國產(chǎn)的礦業(yè)機電一體化設備仍存在著較多的問題，例如：僅有少部分設備具備通訊功能，這樣就會讓整個生產(chǎn)系統(tǒng)形成了信息壁壘，從而讓信息不對稱而產(chǎn)生的安全事故不斷發(fā)生；此外，部分設備還存在自動化水平及零部件國產(chǎn)化低的問題?；诖?，我國政府也在努力的推進礦業(yè)機電一體化技術的研發(fā)與應用，并制定了如下的目標：①采礦、運礦等一體化發(fā)展的目標。②信息調度與監(jiān)管一體化的發(fā)展目標。③機電一體化設備高智能化、高可靠性的發(fā)展目標。④機電一體化設備高效率、低能耗、低污染的發(fā)展目標。

5 結語

綜上所述，礦業(yè)機電一體化技術是多種技術共同發(fā)展的成果，并且該類技術的出現(xiàn)，也有利于實現(xiàn)微電子以及自動化控制控制等相關技術融合。通過將礦業(yè)機電一體化技術應用至礦業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，不僅能夠提高礦業(yè)企業(yè)的綜合效益，還能夠進一步提高企業(yè)機機械一體化水平，并由以此進我國礦產(chǎn)開采行業(yè)的進步。