我國(guó)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

鄧鵬

（國(guó)家煤礦防塵通風(fēng)安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶 400037；中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400037）

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)是綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和信息處理技術(shù)等多種技術(shù)的一種復(fù)合技術(shù)方法。煤礦生產(chǎn)要從地底深處采掘煤炭，再將其運(yùn)送到地面之上，在這個(gè)過(guò)程中，動(dòng)輒就是數(shù)百萬(wàn)噸甚至千萬(wàn)噸的礦井，會(huì)使用數(shù)量眾多的大型機(jī)電設(shè)施與設(shè)備。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)完美地融合了自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械設(shè)備，能夠使機(jī)械設(shè)備最大限度地發(fā)揮作用，提高了勞動(dòng)效率，減少了不必要的資源浪費(fèi)。

1 機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)綜合了很多學(xué)科，是對(duì)多方面知識(shí)的綜合。它的應(yīng)用并不是簡(jiǎn)單地用機(jī)械設(shè)施取代人工操作，機(jī)電一體化技術(shù)的重點(diǎn)是將機(jī)械設(shè)備操控技術(shù)與智能化網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)控技術(shù)有條不紊地結(jié)合在一起，使它們分別發(fā)揮作用。機(jī)電一體化的出現(xiàn)和應(yīng)用不但對(duì)煤礦行業(yè)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用，還在一定程度上給整個(gè)社會(huì)帶來(lái)了福祉，一體化的應(yīng)用提高了生產(chǎn)力，提高了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

2 我國(guó)煤礦機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代我國(guó)自主設(shè)計(jì)和制造的第一套綜合機(jī)械化采煤工作面在大同礦務(wù)局開(kāi)始試驗(yàn)，機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)發(fā)展起來(lái)。20世紀(jì) 80年代后期，我國(guó)的煤礦機(jī)械化綜合開(kāi)采技術(shù)得到了比較快速的發(fā)展，很大程度地推動(dòng)了我國(guó)煤礦行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的液壓采煤機(jī)開(kāi)始向電牽引發(fā)展。1999年，又開(kāi)始了采運(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)。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用都取得了重大的突破。但我國(guó)煤礦行業(yè)起步晚，在開(kāi)發(fā)水平、應(yīng)用層面、投資范圍、技術(shù)人才和管理水平方面的能力還存在很多不足，還需要我們結(jié)合實(shí)際來(lái)進(jìn)行優(yōu)化和改良。

3 存在的問(wèn)題

3.1 煤礦生產(chǎn)設(shè)備相對(duì)老化

在一套完整的煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)作系統(tǒng)中，對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求是非常高的，采用的技術(shù)也比較先進(jìn)。所以，要想實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電一體化操作，老舊的設(shè)備必須要更換成新的設(shè)備。但在煤礦企業(yè)之中，大部分設(shè)備無(wú)法同步更新，對(duì)一體化的管理造成了不利影響。

3.2 管理人員素質(zhì)有待提高

在煤礦機(jī)電一體化生產(chǎn)應(yīng)用上，管理操作人員的專業(yè)素質(zhì)十分重要，管理方面一旦出現(xiàn)差錯(cuò)，一體化設(shè)備就不能發(fā)揮出其應(yīng)有作用，無(wú)法達(dá)到設(shè)定目標(biāo)。

4 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用要求

4.1 注重整體運(yùn)營(yíng)模式

煤礦機(jī)電一體化要應(yīng)用新技術(shù)，使其他技術(shù)與新技術(shù)一起協(xié)同作用，發(fā)揮整個(gè)系統(tǒng)的最大作用。比如，在進(jìn)行主通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要結(jié)合設(shè)備綜合性處理數(shù)據(jù)結(jié)果，監(jiān)測(cè)運(yùn)行中的通風(fēng)機(jī)風(fēng)量、壓力、電機(jī)軸承溫度，保證煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)揮出信息化處理的功能。因此，在機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，要?jiǎng)?chuàng)新優(yōu)化計(jì)算機(jī)技術(shù)，充分發(fā)揮自動(dòng)化處理能力，強(qiáng)化綜合管理，以提高機(jī)電一體化的整體性能。

4.2 構(gòu)建綜合性管理機(jī)構(gòu)

實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電一體化的關(guān)鍵是綜合管理，因?yàn)闄C(jī)電一體化是整體化的應(yīng)用模式，所以，監(jiān)督方式也要顯示出綜合性和專業(yè)性，要建立嚴(yán)格的自上而下的管理模式，責(zé)任劃分到每個(gè)層面、每個(gè)人。在開(kāi)采作業(yè)中，要針對(duì)實(shí)際問(wèn)題，因地制宜地采取對(duì)應(yīng)的方式方法進(jìn)行監(jiān)督和管理。

4.3 推進(jìn)新型管理模式

在煤礦機(jī)電一體化實(shí)施過(guò)程中，要體現(xiàn)出設(shè)備的綜合性和整體性，強(qiáng)化工藝流程的綜合能力，對(duì)煤礦生產(chǎn)設(shè)備實(shí)施動(dòng)態(tài)化的管理模式，時(shí)刻注意設(shè)備的檢查和維護(hù)，保證設(shè)備的更新速度能夠跟上技術(shù)的更新速度，最大程度地促進(jìn)設(shè)備管理監(jiān)督工作的全面發(fā)展。

5 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)是以微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械電子技術(shù)結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)。由于近年來(lái)我國(guó)的煤炭產(chǎn)量不斷增加，所以，在開(kāi)采過(guò)程中對(duì)煤礦開(kāi)采設(shè)備的工作效率、安全性和耐用度等標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高。傳統(tǒng)的煤礦開(kāi)采方式已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)的需求，所以，必須引入先進(jìn)技術(shù)來(lái)改善開(kāi)采方式。而機(jī)電一體化技術(shù)的不斷進(jìn)步有效地降低了煤礦開(kāi)采過(guò)程中的難度，有利于提升開(kāi)采效率、節(jié)約人力資源和保證人員安全。大力發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)將是煤礦開(kāi)采業(yè)今后發(fā)展擴(kuò)大的重要途徑。

5.1 在綜合機(jī)械化采煤中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用廣泛，在煤礦開(kāi)采中的成功案例很多，電牽引采煤機(jī)即是其中的成功案例。電牽引采煤機(jī)的出色之處在于它優(yōu)秀的動(dòng)能和牽引特性，克服阻力移動(dòng)設(shè)備顯得極為輕松，而且在采煤機(jī)下滑時(shí)，能夠通過(guò)發(fā)電阻止進(jìn)一步下滑。電牽引采煤機(jī)操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)環(huán)境能力較強(qiáng)、工作效率高，再加上我國(guó)這類設(shè)備研制技術(shù)的逐漸成熟，已經(jīng)成為煤礦開(kāi)采的主力。

5.2 在煤炭裝載中的應(yīng)用

在實(shí)現(xiàn)高效率高產(chǎn)出的生產(chǎn)模式的同時(shí)，及時(shí)、迅速的煤炭裝載工作也是不能忽視的。應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，給煤炭裝載節(jié)約了大量的勞動(dòng)力，提升了整個(gè)煤礦的工作效率。

5.3 在煤礦提升中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦提升中的應(yīng)用，需要將井下已開(kāi)采出的煤炭安全、高效地運(yùn)輸?shù)降孛?。在?yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入研制煤礦提升機(jī)的實(shí)例當(dāng)中，內(nèi)裝式提升機(jī)不僅在保證高性能的同時(shí)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，而且充分體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)在相關(guān)設(shè)備研制中的重要性。

5.4 在煤炭輸送中的應(yīng)用

煤礦運(yùn)輸方式有礦車(chē)式和皮帶式兩種。皮帶式運(yùn)輸是目前機(jī)械化煤礦開(kāi)采的主要運(yùn)輸方式。帶式運(yùn)輸之所以能成為大部分煤礦運(yùn)輸煤炭的主要方式，是因?yàn)樗軌虮３珠L(zhǎng)距離高效的運(yùn)輸狀態(tài)，并且應(yīng)用比如CST可控軟啟動(dòng)裝置等自動(dòng)化系統(tǒng)極易實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶的可控制運(yùn)輸。

5.5 在煤礦安全監(jiān)控中的應(yīng)用

在煤礦企業(yè)管理中，煤礦的安全開(kāi)采是相關(guān)管理人員所重點(diǎn)關(guān)注的。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)提供的安全監(jiān)控系統(tǒng)，不僅使安全管理人員可以隨時(shí)檢查設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而且大大提升了生產(chǎn)人員和安全管理人員的工作積極性。

6 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國(guó)在科技領(lǐng)域的不斷發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)能夠自主研發(fā)制造智能高效的煤礦機(jī)電一體化設(shè)備，這類設(shè)備不僅有體積小、操作簡(jiǎn)單、安全程度高等優(yōu)點(diǎn)，而且引入了程序化、信息化等前沿技術(shù)。在生產(chǎn)中，不僅減少了施工人員的工作量，并且提高了煤礦的生產(chǎn)效率。但整體發(fā)展上，還有許多待提升的地方：①需要將開(kāi)發(fā)重心放在核心裝置上；②在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，煤礦一體化開(kāi)采設(shè)備必須保持與計(jì)算機(jī)等通信設(shè)備之間穩(wěn)定、迅速的信息通道，以保證工作人員對(duì)開(kāi)采設(shè)備施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)控；③在研制礦井的監(jiān)控設(shè)備時(shí)要將微處理器和微機(jī)作為基礎(chǔ)，并要廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和專家系統(tǒng)等前端技術(shù)；④不能滿足于單純的機(jī)器設(shè)備開(kāi)采，智能機(jī)器人也要作為煤礦機(jī)電一體化技術(shù)研究的重點(diǎn)部分。

6.1 智能化

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的最終方向是智能化，智能化技術(shù)的形成和應(yīng)用是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，一體化技術(shù)的整體性依賴計(jì)算機(jī)的分析環(huán)節(jié)。計(jì)算機(jī)效率的提高能夠更快地對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，診斷出故障，提高煤礦機(jī)電設(shè)備的使用效率。

6.2 綠色化

煤礦機(jī)電一體化的發(fā)展方向必須要朝著綠色、安全、無(wú)害的方向發(fā)展，通過(guò)技術(shù)手段不斷優(yōu)化生產(chǎn)模式，在關(guān)注經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí)，不破壞生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的有度、有償、可持續(xù)生產(chǎn)，綠色開(kāi)發(fā)。

6.3 程序化

在信息化社會(huì)的背景下，煤礦產(chǎn)品的程序化是煤礦企業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的必然。因此，加速我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的程序化進(jìn)程，是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

6.4 微型化

微電子技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)，它可以有效解決煤礦企業(yè)大型生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)生的問(wèn)題，讓煤礦的開(kāi)采和收集更加高效、便捷、安全，讓煤礦工作更加順利地運(yùn)轉(zhuǎn)。

7 結(jié)束語(yǔ)

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用是一個(gè)綜合化、全面化、自動(dòng)化多種技術(shù)不斷融合發(fā)展的過(guò)程。要不斷創(chuàng)新，優(yōu)化方法，挖掘全方位人才，這樣才能從整體上提高煤礦開(kāi)采效率，使機(jī)電一體化技術(shù)為企業(yè)發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。