郭利民

（霍州煤電呂臨能化公司龐龐塔煤礦，山西 臨縣 033200）

引言

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，制造業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展也得到了加快。

自動(dòng)化技術(shù)已在我國(guó)工程技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，各種新工藝和新設(shè)備層出不窮。它們的廣泛推廣和應(yīng)用，不僅有助于機(jī)械工程行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，而且可以滿足我國(guó)技術(shù)商業(yè)化的發(fā)展需求。但是，在機(jī)械工程中使用自動(dòng)化技術(shù)時(shí)仍然存在一些問題，特別是技術(shù)方面的問題。

1 煤礦機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 在掘進(jìn)工作面的應(yīng)用現(xiàn)狀

煤炭開采是煤礦的主要生產(chǎn)活動(dòng)，巷道掘進(jìn)是為采煤作業(yè)作準(zhǔn)備，這項(xiàng)工作的進(jìn)展直接影響隨后的回采工作。最初的回采是以掘代采，這樣的工藝不僅效率低，對(duì)煤炭資源的損失量也很大，而且安全系數(shù)低，難以適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的煤炭市場(chǎng)需求（圖1 顯示了2003—2013 年我國(guó)對(duì)煤炭的需求一直在增長(zhǎng)）?，F(xiàn)在回采巷道的掘進(jìn)不僅有掘進(jìn)機(jī)，還有掘錨護(hù)一體機(jī)，未來(lái)還會(huì)出現(xiàn)智能掘進(jìn)機(jī)械。這些機(jī)械的研究開發(fā)，可以大大地減少個(gè)人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人員的使用量，大大提高安全系數(shù)，掘進(jìn)速度將超過1 000 m/月，所以機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)對(duì)煤炭的開采是非常重要的。

圖1 2003—2013 年來(lái)我國(guó)煤炭進(jìn)口的趨勢(shì)

1.2 在采煤工作面的應(yīng)用現(xiàn)狀

如今，最常用的采煤機(jī)是電牽引采煤機(jī)，這種類型的煤礦機(jī)械具有很高的自動(dòng)化水平。它可以根據(jù)指定的程序進(jìn)行巷道傳輸，也可以手動(dòng)控制，因此在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。隨著多年的開采，中厚煤層逐漸枯竭，薄煤層機(jī)械化、智能化開采為機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。這是煤礦機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)下一步需要研究和解決的問題。

1.3 煤礦機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

1.3.1 液壓支架

液壓支架是煤礦回采工作面頂板支護(hù)主要設(shè)備。近幾年，各科研機(jī)構(gòu)都在研究支架與圍巖的相互作用，采用多種手段，努力實(shí)現(xiàn)支架的自動(dòng)化、智能化控制。目前已研發(fā)出多種使用于各類地質(zhì)條件的液壓支架，其適應(yīng)范圍為0.65～7.20 m、支架中心距為1.50～2.05 m、最大阻力為18 800 kN，能夠?qū)崿F(xiàn)電液控制支架的全部動(dòng)作。其中一次采全高支架參數(shù)如表1 所示。

表1 一次采全高支架參數(shù)

1.3.2 采煤機(jī)

采煤機(jī)是煤炭開采中最主要的設(shè)備。經(jīng)過20 多年的研究，目前我國(guó)的煤炭開采已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)遙控操作、端頭控制、電控箱面板控制等，以后也能實(shí)現(xiàn)智能化煤巖識(shí)別截割、故障跟蹤等功能。通過與采煤機(jī)廠家的不斷合作研發(fā)，將來(lái)的采煤機(jī)功率將越來(lái)越大，技術(shù)性和可靠性將逐步提高，厚煤層開采的采煤機(jī)裝機(jī)功率目前已突破2 000 kW 以上。

1.3.3 刮板輸送機(jī)

隨著液壓支架和采煤機(jī)的自動(dòng)化技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)刮板輸送機(jī)的技術(shù)參數(shù)也有了新的要求，不管從制作刮板輸送機(jī)的技術(shù)、材料、工藝上都需要不斷改進(jìn)，要朝著大功率、大運(yùn)輸能力、耐磨損、重量輕、便于檢修的方向發(fā)展，這需要更先進(jìn)的綜合技術(shù)去實(shí)現(xiàn)。據(jù)了解，目前霍州煤電回采工作面最大的刮板輸送機(jī)裝機(jī)功率為2×855 kW，運(yùn)輸能力為2 055 t/h。

1.3.4 皮帶輸送機(jī)

煤炭的連續(xù)運(yùn)輸是決定高產(chǎn)高效的重要環(huán)節(jié)，支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)的裝機(jī)功率在加大，如果皮帶輸送機(jī)的技術(shù)性能不能有效提高，還是不能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的目標(biāo)，因此研究功率大、運(yùn)輸量大、轉(zhuǎn)速快的正向長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸機(jī)是重點(diǎn)，而軟啟動(dòng)和送帶張力變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送張力與張緊形成的平衡是關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)皮帶輸送機(jī)的最大輸送帶寬度為2 000 mm、帶速4.5 m/s、運(yùn)量4 500 t/h。

2 我國(guó)機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)存在的問題

2.1 人才方面

無(wú)論在哪個(gè)行業(yè)、哪個(gè)企業(yè)或哪個(gè)部門，人才都是最有價(jià)值的資源，它發(fā)揮著非常重要的作用，是建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ)。在我國(guó)機(jī)械工程自動(dòng)化發(fā)展中，人才的缺乏是當(dāng)前面臨的最重要挑戰(zhàn)之一。由于缺乏具有較強(qiáng)專業(yè)和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，致使自動(dòng)化技術(shù)的研究和發(fā)展緩慢，許多領(lǐng)域和類別均落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，自動(dòng)化技術(shù)人員的使用并不廣泛。研究表明，大多數(shù)專業(yè)人員都具有扎實(shí)的理論知識(shí)，但沒有實(shí)踐技能。目前機(jī)械制造行業(yè)非常需要具有實(shí)踐技能型的技術(shù)人才。

2.2 理念方面

從公司的角度來(lái)看，現(xiàn)代技術(shù)正在不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的操作模式已不能滿足自動(dòng)化開發(fā)的要求。公司需要不斷創(chuàng)新，并使用扎實(shí)的理論知識(shí)和前沿概念來(lái)改善公司治理與運(yùn)營(yíng)效率，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。但是，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)仍然采用傳統(tǒng)的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，缺乏技術(shù)創(chuàng)新的能力，管理模式也有待改革。

2.3 投入方面

技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展都需要資金與資源的支持。當(dāng)前，自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)在其應(yīng)用中仍然存在嚴(yán)重的局限性，這主要是由于我國(guó)缺乏對(duì)技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)的投資，以及相關(guān)的研究程序。許多疑問和問題都缺乏有效的激勵(lì)政策，因此對(duì)技術(shù)進(jìn)步、應(yīng)用和研發(fā)的熱情不高。

2.4 技術(shù)方面

我國(guó)煤礦回采工作面的成套裝備，雖然也具有很強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力和份額，但和先進(jìn)的采煤裝備相比，還有一定的差距，其中采煤機(jī)還沒有實(shí)現(xiàn)全過程記憶割煤、遠(yuǎn)程控制、煤巖識(shí)別等技術(shù)；液壓支架還不能完全實(shí)現(xiàn)全工作面跟機(jī)自動(dòng)化作業(yè)等；刮板輸送機(jī)在軟啟動(dòng)、關(guān)鍵元部件及在線故障診斷等方面還存在不足；帶式輸送機(jī)還在自控張緊技術(shù)、自動(dòng)化監(jiān)控等方面存在不足。除此之外，還存在各種設(shè)備之間不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制、通信平臺(tái)之間不能無(wú)縫連接等技術(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，將自動(dòng)化技術(shù)用于煤礦開采變得越來(lái)越普遍。它不僅在許多領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用，而且在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮了非常積極的作用。在我國(guó)煤礦工程自動(dòng)化的發(fā)展過程中，為了提高自動(dòng)化水平、發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)，首先必須了解自身存在的問題，然后針對(duì)具體問題提出有效的解決方案。