機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

孫衛(wèi)杰

（山西陽(yáng)煤寺家莊煤業(yè)有限公司，山西 晉中 045300）

引言

作為現(xiàn)代化生產(chǎn)的標(biāo)志，將機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中，不僅有助于改善生產(chǎn)效率與煤炭產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，也有助于促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。大多數(shù)煤礦業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中都需要大量機(jī)械設(shè)備，為煤礦生產(chǎn)提供幫助，但是煤礦機(jī)械生產(chǎn)總體水平不高，和鋼鐵、石油、電力等行業(yè)相比都存在差距。因此，在實(shí)際工作中，必須重視機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的運(yùn)用，通過(guò)不斷改進(jìn)與更新，為煤礦自動(dòng)化建設(shè)與發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［1］。

1 煤礦生產(chǎn)中的機(jī)械自動(dòng)化概述

1.1 機(jī)械自動(dòng)化的定義

機(jī)械自動(dòng)化是利用自動(dòng)化技術(shù)，在無(wú)人操作機(jī)械的情況下，根據(jù)預(yù)定程序與指令控制完成工作。機(jī)械自動(dòng)化作為一項(xiàng)全新的技術(shù)，是機(jī)械從人工操作到程序自動(dòng)運(yùn)作的過(guò)程（如圖1）。除此之外，機(jī)械自動(dòng)化還能用于煤礦生產(chǎn)，在節(jié)省資源的同時(shí)，提高生產(chǎn)效率，推動(dòng)生產(chǎn)發(fā)展。

1.2 煤礦機(jī)械自動(dòng)化的運(yùn)用價(jià)值

圖1 機(jī)械自動(dòng)化示意圖

從機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展歷程來(lái)看，經(jīng)歷了多個(gè)階段，總體速度較快，和其他科技相輔相成，并且展現(xiàn)出多元化的發(fā)展特征［2］。機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展歷程也是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，不斷變化。從當(dāng)前的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，國(guó)內(nèi)機(jī)械自動(dòng)化水平總體不高，并且處在發(fā)展時(shí)期，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，整體水平還存在很大差距，這不僅影響了煤礦發(fā)展進(jìn)程，對(duì)生產(chǎn)效率的提高也造成了極大的影響。在生產(chǎn)中，機(jī)械自動(dòng)化不僅能快速提高煤礦生產(chǎn)的連續(xù)性，對(duì)減少人力投入、提高生產(chǎn)效率、避免不必要的安全隱患也有很大作用。因此，增強(qiáng)煤礦機(jī)械自動(dòng)化的高效應(yīng)用和提高機(jī)械自動(dòng)化水平對(duì)促進(jìn)煤礦業(yè)發(fā)展具有重大作用［3］。

2 機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中的應(yīng)用

2.1 機(jī)械自動(dòng)化在煤礦掘進(jìn)中的運(yùn)用

近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的大力推廣，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在掘進(jìn)中很好的運(yùn)用，作為煤礦開(kāi)挖最基礎(chǔ)的內(nèi)容，掘進(jìn)效率影響著整個(gè)開(kāi)采進(jìn)程及效率，機(jī)械自動(dòng)化主要針對(duì)掘進(jìn)機(jī)的利用。掘進(jìn)機(jī)使用了操作箱、開(kāi)關(guān)箱、壓扣控制、照明燈等系統(tǒng)，通過(guò)和液壓系統(tǒng)相互配合，不僅改善了掘進(jìn)效率，同時(shí)也為整個(gè)開(kāi)采節(jié)省了時(shí)間。

2.2 機(jī)械自動(dòng)化在采煤中的運(yùn)用

采煤是煤礦生產(chǎn)的主要目的，機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用在采煤過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用，不僅提高了工作效率，還確保了采煤過(guò)程中的安全問(wèn)題。電牽引采煤機(jī)作為最典型的實(shí)例，能在無(wú)人駕駛的情況下，根據(jù)程序要求進(jìn)行無(wú)人操作（如圖2）。電牽引具有很好的工作性能，實(shí)踐操作簡(jiǎn)單，結(jié)合事先預(yù)定的程序，手動(dòng)選擇方式與時(shí)間，能快速完成采煤任務(wù)。另外，電牽引采煤機(jī)還具有較好的適用性，適用于復(fù)雜煤層，具有程序可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)［4］。

圖2 電牽引采煤機(jī)程序

目前煤礦輸送機(jī)正逐步向著重承載、多樣化的方向演變，開(kāi)始利用主副液壓平衡、雙速電機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。液壓支架使用的是以高壓大流量、電液控制的系統(tǒng)，移駕速度為6～8s／架，高可靠性、大功率的機(jī)電一體化技術(shù)讓單產(chǎn)更加高效，煤礦生產(chǎn)更加集中。國(guó)內(nèi)采掘技術(shù)相對(duì)滯后，采煤機(jī)最大功率的液壓牽引與電牽引分別為800kW、830kW，牽引調(diào)速方式以液壓為主，電牽引起步相對(duì)較晚，國(guó)內(nèi)電牽引的采煤機(jī)只有 MG3344－PWD型。工作面刮板的運(yùn)輸機(jī)輸送能力總體偏低，連接強(qiáng)度與過(guò)煤量較小，無(wú)工況的電液控制正在研究，檢測(cè)與電氣控制相對(duì)落后，還不具備診斷故障的作用。

2.3 機(jī)械自動(dòng)化在提升礦井中的運(yùn)用

目前，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤礦開(kāi)采中也得到了很好的應(yīng)用。以煤炭自地下向地上運(yùn)輸?shù)牡V井為例，解決提升礦井中存在的兩個(gè)問(wèn)題：1）效率提升的問(wèn)題。在未用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)前，提升完全依賴(lài)人力，效率不夠，應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)后，效率得到了很大的提高；2）操作安全的問(wèn)題，在進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化操作前，必須保障相關(guān)人員的操作安全，自應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)后，提升機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于操作便利，確保操作安全。

2.4 機(jī)械自動(dòng)化在輸送煤炭中的運(yùn)用

輸送煤炭過(guò)程中，在未應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)前，煤礦主要依賴(lài)人力搬運(yùn)，再統(tǒng)一輸送到預(yù)定地點(diǎn)。自機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到煤礦后，就不再需要以往的輸送方式，輸送帶極大地提高了輸送效率。其中皮帶式輸送帶最大的優(yōu)勢(shì)在于運(yùn)輸量大、運(yùn)行可靠、無(wú)時(shí)間上限，因此在煤礦業(yè)得到了很好的應(yīng)用［5］。

目前綜合系統(tǒng)化保護(hù)已經(jīng)替代傳統(tǒng)單一的保護(hù)，PLC與計(jì)算機(jī)得到普遍應(yīng)用，DCS與礦井監(jiān)控連接，進(jìn)行地面監(jiān)控。另外，很多高校研制的全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)在煤礦業(yè)應(yīng)用中也取得了顯著的效果；電視工業(yè)膠帶與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)始在煤礦中使用，從實(shí)踐結(jié)果來(lái)看效果顯著。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)使用最多的是晶閘管斬波器，隨著各種電子器件的不斷應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，高效率、高斬波頻率也投入應(yīng)用，隨后又有以PLC與微機(jī)為核心的系統(tǒng)被成功研制出來(lái)。

3 機(jī)械自動(dòng)化在煤礦開(kāi)采中的發(fā)展

3.1 實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)崗位的機(jī)械自動(dòng)化工作

煤礦開(kāi)采作為高危行業(yè)，受復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境影響，井下煤礦生產(chǎn)需要大量的人力、物力投入，但危險(xiǎn)事故時(shí)有發(fā)生。因此自動(dòng)化開(kāi)采設(shè)備應(yīng)在煤礦開(kāi)采中被正有效應(yīng)用，尤其是高危環(huán)節(jié)，必須進(jìn)行自動(dòng)化開(kāi)采，從源頭上減小事故發(fā)生率，提高開(kāi)采安全性。

3.2 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)環(huán)節(jié)的機(jī)械作業(yè)

使用機(jī)械自動(dòng)化能很好的承擔(dān)起程序設(shè)計(jì)與指令定義，在工作人員完成自動(dòng)化控制與調(diào)節(jié)后，就不再需要其他人員投入，機(jī)械工作依賴(lài)設(shè)定步驟與程序要求，確保開(kāi)采、掘進(jìn)、運(yùn)輸、提升連續(xù)作業(yè)，這樣才能改善企業(yè)生產(chǎn)力，讓連續(xù)作業(yè)替代作業(yè)內(nèi)容，從而減小成本損耗，為企業(yè)創(chuàng)造更多的利益。

3.3 開(kāi)采技術(shù)和其他自動(dòng)化技術(shù)的融合

機(jī)械自動(dòng)化除了在煤礦業(yè)的廣泛應(yīng)用，還能與其他各種自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行融合，利用先進(jìn)的技術(shù)條件推進(jìn)采煤技術(shù)發(fā)展，并在機(jī)械自動(dòng)化體系中引進(jìn)遙感、遙測(cè)、定位技術(shù)，讓工作人員更好地掌握操作機(jī)構(gòu)中的工作狀態(tài)、作業(yè)環(huán)境，讓機(jī)械采礦自動(dòng)化更加可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

將信息化應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，不僅能提高機(jī)電生產(chǎn)運(yùn)行效率，同時(shí)也能保障整個(gè)礦區(qū)的安全性能與監(jiān)控。因此，在實(shí)際工作中，必須結(jié)合實(shí)際情況，從改善系統(tǒng)可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，增強(qiáng)機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中的應(yīng)用，為煤礦安全生產(chǎn)提供更好的保障。

［1］ 林佳彥.機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用研究［J］.機(jī)電信息，2013，18：118－119.

［2］ 石俊.機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展［J］.科技與企業(yè)，2014，16：270.

［3］ 賈瑛.煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.科技與企業(yè)，2013，13：137.

［4］ 劉化州，范慧.有關(guān)電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦的應(yīng)用分析［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012，4：100.

［5］ 尹志勇.煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用［J］.赤子，2014，4：293.