煤礦生產(chǎn)中機(jī)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

煤礦生產(chǎn)中機(jī)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(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、光纖、人工智能等高新技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化已成為高新技術(shù)融為一體的代名詞。機(jī)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(dòng)強(qiáng)度、工作環(huán)境及安全系數(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高效、安全、機(jī)械化采煤。文章介紹了煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，分析了我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，指出其發(fā)展趨勢(shì)，并提出了相關(guān)對(duì)策。

機(jī)電一體化；煤礦生產(chǎn)；監(jiān)測(cè)監(jiān)控；礦井運(yùn)輸；采煤機(jī)

引言

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

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)是礦山綜合自動(dòng)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(shí)力，全面提高煤礦企業(yè)效率，達(dá)到煤礦生產(chǎn)的安全、高效、綠色的目的，必須加大煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運(yùn)當(dāng)中的應(yīng)用和推廣。

1 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

從1970年我國自行設(shè)計(jì)制造和裝備的第一套綜合機(jī)械化采煤工作面在大同礦務(wù)局試驗(yàn)起，我國的機(jī)電一體化技術(shù)開始萌芽。到上世紀(jì)80年代后期，我國綜合機(jī)械化采煤取得了空前的發(fā)展，大大推動(dòng)了我國的煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)程，采煤機(jī)已由液壓牽引向電牽引發(fā)展。到了上個(gè)世紀(jì)90 年代中期，在原有的研究成果上，又開展了采運(yùn)支機(jī)械微機(jī)監(jiān)控、故障診斷的研究和支架電液微機(jī)技術(shù)應(yīng)用的研究，并研發(fā)了大功率電牽引采煤機(jī)。而進(jìn)入21 世紀(jì)后，我國煤礦機(jī)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(hù)等方面已取得了喜人的成績。然而，與國外的先進(jìn)采煤國家相比，我國的煤礦機(jī)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(duì)機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用狀況

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)中的應(yīng)用

煤炭生產(chǎn)過程主要包括“掘進(jìn)、采煤、裝、運(yùn)輸、提升”等幾大系統(tǒng)[2]。掘進(jìn)作為煤礦開采的基礎(chǔ)工作影響著后期煤炭開采及運(yùn)輸?shù)男剩瑢?duì)于高效礦井有必要將機(jī)電一體化技術(shù)引入到掘進(jìn)機(jī)械中，實(shí)現(xiàn)煤礦巷道的高效率掘進(jìn)。目前掘進(jìn)機(jī)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(dòng)機(jī)等組成的掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)，與液壓系統(tǒng)配合操作可實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種生產(chǎn)作業(yè)。

3.2 在礦井運(yùn)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(jī)相對(duì)于礦車運(yùn)輸具有長距離連續(xù)運(yùn)輸、輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在我國煤礦井下運(yùn)輸中大量使用。目前煤礦主要推廣使用的CST可控軟啟動(dòng)裝置，是專門為煤礦長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)的集機(jī)、電、液為一體化的啟動(dòng)裝置，不僅解決了帶式輸送機(jī)的大運(yùn)量、長距離的驅(qū)動(dòng)難題，而且兼具平滑啟動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷的特點(diǎn)。

礦井提升是將煤炭運(yùn)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(jī)整合了煤礦電機(jī)一體化和自動(dòng)化技術(shù)，其中全數(shù)字化交直流提升機(jī)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了簡化，將滾筒和驅(qū)動(dòng)合為一體，同時(shí)具有硬件配置簡單、互相兼容的特點(diǎn)，在各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)均體現(xiàn)了機(jī)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(jī)在消化吸收國外引進(jìn)采煤機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(jìn)步。在我國煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面，國產(chǎn)采煤機(jī)已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)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(jī)電一體化技術(shù)與采煤機(jī)的相關(guān)技能相結(jié)合能使采煤機(jī)的牽引、控制性能得到提升，同時(shí)能達(dá)到更好地發(fā)揮采煤機(jī)控制阻力的目的。具體表現(xiàn)在一下幾點(diǎn)：第一，在結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上，在采煤機(jī)運(yùn)行下滑的過程中，采煤機(jī)的制動(dòng)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(shì)更為明顯；第二，在機(jī)電一體化技術(shù)的控制體系下，通過對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，能實(shí)現(xiàn)對(duì)采場(chǎng)的綜合控制，實(shí)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高采煤機(jī)采煤過程中的安全性；第三，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用能提高采煤機(jī)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(jī)在煤層賦存條件惡劣條件下的采煤效率；第四，通過對(duì)工作面刮板輸送機(jī)裝配監(jiān)控裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)采煤機(jī)整體的監(jiān)控監(jiān)測(cè)，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jì)效益帶來了實(shí)質(zhì)性的提高。

3.4 在礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)

通過礦井的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如在線監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自診等，可完成對(duì)煤礦機(jī)械的電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、制動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控任務(wù)，能及時(shí)準(zhǔn)確地找出故障部位并自動(dòng)報(bào)警。我國監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚,20世紀(jì) 80年代初,我國引進(jìn)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(jìn)的同時(shí)自行研制出KJ2、KJ4等系統(tǒng)并通過了鑒定。同時(shí)在“以風(fēng)定產(chǎn),先抽后采,監(jiān)測(cè)監(jiān)控”12字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導(dǎo)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(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。煤礦監(jiān)測(cè)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(jī)器的工作效率簡化了設(shè)備的維護(hù)檢查工作，降低了使用維修費(fèi)用，延長了設(shè)備的使用年限等。實(shí)踐證明，安全監(jiān)測(cè)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(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的意義

4.1 提高勞動(dòng)效率

機(jī)電一體化在煤礦各個(gè)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(dòng)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了同一時(shí)間段的作業(yè)人數(shù)，這對(duì)于高產(chǎn)高效礦井的實(shí)現(xiàn)具有重大意義。

4.2 提高了礦山開采的經(jīng)濟(jì)效益

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

4.3 提高了安全的煤礦開采工作環(huán)境

機(jī)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(cè)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用能及時(shí)準(zhǔn)確地將各個(gè)設(shè)備、巷道硐室的動(dòng)態(tài)信息完整地呈現(xiàn)出來，如有設(shè)備故障或?yàn)?zāi)害事故能做出及時(shí)的報(bào)警，從而能為相關(guān)工作人員提供充足的時(shí)間做出準(zhǔn)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(gè)較為安全的環(huán)境。

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

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