煤礦采掘設(shè)備的自動(dòng)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

孟鵬 史軍偉

（中國平煤神馬集團(tuán)設(shè)備租賃站分公司，河南 平頂山 467000）

煤礦采掘設(shè)備的自動(dòng)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

孟鵬 史軍偉

（中國平煤神馬集團(tuán)設(shè)備租賃站分公司，河南 平頂山 467000）

煤炭作為重要的生活、生產(chǎn)能源，在我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中地位突出，煤炭開采業(yè)發(fā)展離不開先進(jìn)的開采設(shè)備支持?，F(xiàn)代科技技術(shù)為煤礦采掘設(shè)備的設(shè)計(jì)與研發(fā)奠定了基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)我國煤礦開采設(shè)備的使用現(xiàn)狀作出分析，研究設(shè)備自動(dòng)化發(fā)展的方向與趨勢，為煤礦采掘設(shè)備的自動(dòng)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供參考。

煤礦；采掘設(shè)備；自動(dòng)化設(shè)計(jì)

設(shè)備制造是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件，煤礦開采在工業(yè)發(fā)展中具有重要的地位，提高找煤、采煤水平是提高煤礦礦采效率的前提。煤礦采掘設(shè)備自動(dòng)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用是煤礦業(yè)安全生產(chǎn)的保障，基于此，針對(duì)我國煤礦采掘設(shè)備應(yīng)用問題現(xiàn)作出以下分析，探討設(shè)備自動(dòng)化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)要點(diǎn)［1］。

1 煤礦采掘設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

我國煤炭資源豐富，煤礦開采和生產(chǎn)在工業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要地位，煤礦采掘設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用水平直接關(guān)系煤礦業(yè)的發(fā)展層次。社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展以來，我國煤礦采掘技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用水平有所提高，但與發(fā)達(dá)國家之間的差距仍然存在。我國煤炭開采工作量大，但自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用普及率并不高，應(yīng)用技術(shù)也有待提高。尤其是在一些中小型煤礦開采中，自動(dòng)化設(shè)備使用頻率不高，一方面是由于中小煤礦開采量有限，運(yùn)營資金有限，自動(dòng)化設(shè)備購進(jìn)需要花費(fèi)大量資金，增加生產(chǎn)成本，從經(jīng)濟(jì)效益方面來說，使用自動(dòng)化采掘設(shè)備效用不突出。另外，在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，小型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦開采，自動(dòng)化設(shè)備使用也較少。這主要是因?yàn)樵谄h(yuǎn)山區(qū)，煤礦開采技術(shù)水平不高，缺少專業(yè)的設(shè)備操作人員，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與技能知識(shí)不足都導(dǎo)致煤礦采掘自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用不成熟。同時(shí)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦開采規(guī)模較小，山區(qū)煤礦交通通達(dá)度不夠，一些大型的煤礦采掘自動(dòng)化設(shè)備難以投入使用，因而人工作業(yè)比率較大。

煤礦采掘自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要是利用信息科技和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)煤炭開采過程自動(dòng)化控制，其生產(chǎn)管理全程均實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的自動(dòng)化運(yùn)行，提高開采效率的同時(shí)減少人工作業(yè)量，促進(jìn)安全生產(chǎn)與科學(xué)管理。我國煤礦資源豐富，煤炭開采量大，但是對(duì)于自動(dòng)化采掘設(shè)備的研究設(shè)計(jì)相較于發(fā)達(dá)國家并不完善。我國煤礦采掘自動(dòng)化設(shè)備與技術(shù)應(yīng)用水平不高、發(fā)展程度不深，但我國煤炭市場廣闊、煤礦開采和利用需求大，因而自動(dòng)化采掘設(shè)備與技術(shù)發(fā)展前景良好［2］。

2 煤礦采掘設(shè)備的自動(dòng)化設(shè)計(jì)

2.1 智能設(shè)計(jì)

煤礦采掘工作中需要運(yùn)用到的自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)和使用上要保證智能化，礦井勘測等自動(dòng)化發(fā)展利用計(jì)算機(jī)智能系統(tǒng)能夠促進(jìn)煤礦開采作業(yè)的高科技發(fā)展。煤礦自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)中需要使智能操作制定與人員操作模塊相適應(yīng)，設(shè)備內(nèi)部環(huán)境設(shè)計(jì)要符合人體工學(xué)、美學(xué)和力學(xué)，滿足人基本的生存需要，符合作業(yè)環(huán)境與采煤環(huán)境設(shè)計(jì)要求。例如設(shè)備機(jī)器設(shè)計(jì)中，可以設(shè)置自動(dòng)診斷、自動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)檢測等內(nèi)容，方便作業(yè)人員操作和控制。對(duì)于礦井內(nèi)采掘、輸送等，當(dāng)深度達(dá)到100m以上、1 000m以下，需要保證設(shè)備與地面的垂直狀態(tài)，設(shè)計(jì)好作業(yè)距離，利用雷達(dá)、遙感探測，結(jié)合物料輸送負(fù)荷與承載指標(biāo)計(jì)算升降機(jī)的施工標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能定位、傳輸和承重。

2.2 一體化設(shè)計(jì)

自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)需要不斷更新和完善調(diào)控方案，采用一體化工作機(jī)制將人的指導(dǎo)控制作用與設(shè)備運(yùn)行速率結(jié)合起來，提高作業(yè)效率。煤礦采掘的開拓內(nèi)容豐富，煤礦通道主要分為主井和副井，主井用來運(yùn)輸煤，副井則用來運(yùn)送設(shè)備、矸石和作業(yè)人員。井下通風(fēng)、運(yùn)輸和開采設(shè)備可以通過一體化設(shè)計(jì)，將作業(yè)流程連貫起來，根據(jù)煤層分布直接劃分開采區(qū)域。礦山地下巖層、地層屬性不同，不同開采區(qū)鑿井、采掘和巷道開挖方式均不同，要提高工作效率，可以在人機(jī)一體工作模式基礎(chǔ)化，分類、統(tǒng)一實(shí)行設(shè)備一體化生產(chǎn)。

2.3 傳送全自動(dòng)設(shè)計(jì)

煤礦采掘中井下傳送工作很重要，一般要求煤礦挖掘采集后由傳送帶運(yùn)出。因此，在傳送設(shè)備設(shè)計(jì)中要求保證傳送工作的連續(xù)性，保障煤炭運(yùn)輸不中斷，運(yùn)輸機(jī)的工作效率直接影響傳送效率和采掘效益，可以設(shè)計(jì)全自動(dòng)帶式運(yùn)輸機(jī)，增加單位面積和時(shí)間上的煤炭運(yùn)運(yùn)送量，也提高傳送速度。煤礦采掘設(shè)備機(jī)電一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)煤炭采掘、傳送全自動(dòng)，不僅需要提高工作量，還要保證作業(yè)安全。礦井地下環(huán)境復(fù)雜，安全隱患較多，作業(yè)人員井下作業(yè)難度大、危險(xiǎn)系數(shù)高，全人工作業(yè)形式難以提高工作效率，生命財(cái)產(chǎn)安全也難以保障。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)煤礦開采傳送全自動(dòng)，方便電牽引采煤機(jī)更好地適應(yīng)井下環(huán)境，節(jié)省人工成本。煤礦采掘?qū)儆诘叵律罹ぷ?，?shí)現(xiàn)煤礦挖采、傳送作業(yè)全自動(dòng)化，有利于完善設(shè)備和技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用推廣工作。

3 煤礦采掘設(shè)備的自動(dòng)化應(yīng)用

3.1 檢測應(yīng)用

開采煤炭需要進(jìn)入地下工作，礦井下環(huán)境復(fù)雜，工作條件惡劣，由于不同地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造不同，巖層巖性與穩(wěn)定性也不同，井下潛在風(fēng)險(xiǎn)較多，因而在煤炭開采前和工人下礦作業(yè)前都要做好井下探測、檢查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。人工探測能力有限，可以利用先進(jìn)的探測自動(dòng)化技術(shù)對(duì)井下個(gè)位置，如壓風(fēng)機(jī)房和變電所等，了解內(nèi)部瓦斯、濕度和溫度等情況。自動(dòng)化監(jiān)測裝置可以利用光纖網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)連接，方便數(shù)據(jù)采集。礦井監(jiān)測數(shù)據(jù)由傳感器完成，一旦工況數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯變動(dòng)后，會(huì)及時(shí)出發(fā)報(bào)警感應(yīng)系統(tǒng)。煤礦采掘?qū)ΦV下作業(yè)安全要求系數(shù)高，實(shí)現(xiàn)境況自動(dòng)化監(jiān)測，減少人工感應(yīng)時(shí)間，提高報(bào)警速率，保證礦工安全。煤礦采掘總利用自動(dòng)化設(shè)備與技術(shù)實(shí)現(xiàn)井礦實(shí)時(shí)監(jiān)測，體現(xiàn)礦采智能化要求。

3.2 采掘應(yīng)用

我國煤炭資源豐富，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)煤炭需求不斷擴(kuò)大，由于開采技術(shù)限制，深層煤開采量不多，而表層煤和淺層煤開采殆盡。要更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)煤炭資源的需求，就要不斷創(chuàng)新煤礦采掘設(shè)備設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用，增加深層煤開采力度。礦山深層地質(zhì)條件更為復(fù)雜，煤礦資源等開采難度大，對(duì)設(shè)備和技術(shù)使用要求高。電牽引采煤機(jī)的使用更能滿足深層煤開采要求，能夠在礦下設(shè)備調(diào)運(yùn)和下滑中實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，及時(shí)調(diào)整綜采設(shè)備姿態(tài)，為采掘機(jī)械正常工作提供動(dòng)力和安全保障。礦山采煤經(jīng)常會(huì)遇到地下斜坡傾度大而影響采煤和運(yùn)輸，煤炭機(jī)等綜采設(shè)備在斜坡度達(dá)40°～50°時(shí)仍能保持正常作業(yè)姿態(tài)。采礦自動(dòng)化設(shè)備和技術(shù)在煤炭采掘中主要應(yīng)用作用就是減少人工作業(yè)量，保障礦工生命安全。

3.3 電氣應(yīng)用

煤礦采掘地下環(huán)境惡劣，需要提供必要的礦下電氣設(shè)備，輔助地下采礦工作。煤礦開采中常用的電能供給設(shè)備有排水機(jī)和風(fēng)機(jī)等。采用自動(dòng)化電氣設(shè)備完善井下排水、排風(fēng)工作，有利于工作條件的改善和工作效率的提高?，F(xiàn)代煤礦采掘設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用，再結(jié)合運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)，不僅可以在運(yùn)行過程中完成實(shí)時(shí)檢修，還能夠及時(shí)獲取機(jī)器作業(yè)數(shù)據(jù)，科學(xué)管理礦下開采工作。自動(dòng)化電氣設(shè)備在煤礦采掘中運(yùn)用，改變了傳統(tǒng)作業(yè)方式，并且在利用現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)備安裝和使用簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)全程數(shù)據(jù)監(jiān)控，減少人工操作誤差，提高煤炭產(chǎn)量。礦井自動(dòng)化電氣設(shè)備對(duì)地下水、溫情況進(jìn)行探測，數(shù)據(jù)采集后通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算，樣本可參考度更高。

4 結(jié)語

煤炭資源是我國工業(yè)生產(chǎn)所需的重要能源，工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，煤炭需求度和開采度增大，通過采掘自動(dòng)化設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠有效減少人工作業(yè)成本，還能進(jìn)一步保障煤礦開采效率，提升經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)保證礦工生命財(cái)產(chǎn)安全，體現(xiàn)人本管理思想和科學(xué)生產(chǎn)要求。煤炭開采過程中使用到的電氣自動(dòng)化設(shè)別和地下探測設(shè)備都是煤礦采掘自動(dòng)化生產(chǎn)和管理的體現(xiàn)，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)保證環(huán)境效益，減少盲目開采產(chǎn)生的況下安全事故。對(duì)煤礦采掘自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用的分析，有利于提升我國煤炭開采工藝和水平。

［1］買耀東.煤礦機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用［J］.科技展望，2016（33）：114.

［2］程亞帥.煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用［J］.機(jī)械管理開發(fā)，2016（11）：129-130.

Automatic Design and Application of Coal Mining Equipment

Meng PengShi Junwei
（Equipment Leasing Station Branch，China Pingmei Shenma Group，Pingdingshan Henan 467000）

As an important energy of life and production,coal plays an important role in the development of national economy in our country.Modern science and technology has laid the foundation for the design and development of coal mining equipment,on this basis,this paper analyzed the current situation of the use of coal mining equipment in China,researched the direction and trend of development of automation equipment,to provide reference for automat?ic design and application of coal mining equipment.

coal mine；mining equipment；automation design

TD421

：A

：1003-5168（2017）03-0094-02

2017-02-12

孟鵬（1984-），男，助理工程師，研究方向：礦山機(jī)電。